一、什么是角度分辨率?
角度分辨率是指激光雷达在扫描探测过程中,相邻两个激光探测点主轴线在测距中心处所形成的夹角。根据扫描方向,可分为水平角度分辨率与垂直角度分辨率。
(图像来源:https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/lidar-for-autonomous-system-design-object-classification-or-object-detection.html)
水平角度分辨率:沿方位角(Azimuth)方向,相邻探测点主轴线在测距中心的夹角。它决定了激光雷达对横向目标(如车辆、行人、路肩)的分辨能力。
垂直角度分辨率:沿俯仰角(Elevation)方向,相邻探测点主轴线在测距中心的夹角。它决定了激光雷达对高度信息(如地面、路沿、障碍物高度)的分辨能力。
角度分辨率的物理意义可通过空间分辨尺寸直观体现:
在目标距离 d 处,角度分辨率 θ 对应的最小可分辨尺寸$\Delta L$ 满足:
$$\Delta L = d \cdot \tan(\theta) \approx d \cdot \theta \quad (\theta \text{ 以弧度计})$$
距离越远,相同角度分辨率对应的空间分辨能力越弱。
以图 1 为例:其水平角度分辨率为 0.10∘,在 30 m 距离处对应约 5 cm 的最小可分辨尺寸;垂直角度分辨率为 1∘,在 30 m 距离处对应约 50 cm 的最小可分辨尺寸。
如果把激光雷达比作相机,角分辨率就是像素密度,比如:在 200 米外,低角度分辨率下,一个行人可能只被少数几个激光点覆盖,导致特征不足,难以区分。而高角度分辨率行人身上能分布 10 几个点,系统能清晰看到人的四肢轮廓,从而实现精准识别。