一、前言
隨著自動駕駛與智慧機器人技術的快速發展，對於高精度環境感知的需求日益提高。3D激光雷達憑藉其高解析度與遠距離測距特性，成為自主移動平臺（如小車）進行小車建圖與小車導航雷達的核心感測方案。本文將深入探討中國镭神智能科技有限公司（簡稱「镭神智能」）所推出的C16線激光雷達，如何在小車避障雷達及測繪導航雷達等場域發揮關鍵作用。
二、C16線激光雷達技術概述
結構與參數
- 掃描線數：16 線
- 水平視場角：360°
- 垂直視場角：±15°（總計30°）
- 測距範圍：0.2 – 200 m
- 距離精度：±2 cm
- 掃描頻率：5 – 20 Hz 可調
- 重量：約 500 g，適合小型移動平臺
關鍵技術特色
- 多線束設計：16 條激光束可同時採集多平面點雲，提高環境細節捕捉能力，適用於複雜場景下的3D激光雷達建圖與避障。
- 工業級穩定性：在– 20 ℃ 至 +60 ℃環境均可穩定運行，適合室內外多種應用。
- 抗干擾能力：採用先進的散斑干擾抑制演算法，即使在強光或多雷達共存場景中，仍能穩定輸出高品質點雲。
三、小車建圖（SLAM）應用
SLAM原理簡述
同時定位與地圖建構（SLAM, Simultaneous Localization and Mapping）需藉助感測器持續量測周遭環境，並同步推算自身位姿。C16線激光雷達提供的高密度點雲，使得2D/3D SLAM演算法在細節提取、特征匹配上能獲得更高準確度。
C16線激光雷達於小車SLAM的優勢
- 360°全景掃描：完整環繞視野，無死角盲區，確保小車在轉角或狹窄走廊中仍可精準定位。
- 高更新率：20 Hz 高頻資料更新，提升系統即時反應速度，減少定位誤差累積。
- 點雲密度：16 線束提供的垂直分辨率能更細緻捕捉地面起伏、障礙物輪廓，強化地圖品質。
實作案例
在智慧倉儲場景中，利用搭載C16線激光雷達的小車執行倉內巡檢與物料搬運。透過Cartographer、LOAM等SLAM框架，可在10 m × 20 m的作業區域內，於5 分鐘內生成精度達5 cm以內的高精度3D地圖，並支持多車協同作業。
四、小車避障雷達應用
避障原理
小車在運行過程中，需持續監測前方及側方障礙物距離，並依據安全閾值做路徑重規劃。C16線激光雷達即為系統提供精準距離資訊的主要來源。
動態與靜態障礙物偵測
- 靜態障礙物：如倉儲貨架、牆壁等，透過點雲聚類與平面偵測，可快速建構環境模型。
- 動態障礙物：如行人、其他小車。採用背景建模與場景差分方法分析連續掃描資料，即可識別移動目標並追蹤軌跡。
路徑規劃與避障演算法
- 局部規劃：基於 DWA（Dynamic Window Approach）或 TEB（Timed-Elastic-Band）方法，利用即時點雲資料計算可行速度組合與軌跡，確保避障與平滑行駛。
- 安全區域：可設定多層安全距離閾值（如 0.5 m、1.0 m），當雷達偵測到物體距離低於「警示區」即觸發減速；進入「危險區」則立即停車或急迴避。
典型應用場景
智慧物流分揀系統中，小車需在動態人機混合環境中高速運行。C16線激光雷達以其高頻掃描能力，可在行駛速度達 1.5 m/s 下，仍以 50 ms 內的延遲偵測到行人並執行緊急避障。
五、小車導航雷達應用
- 導航架構
- 全局路徑規劃：基於預先建構的點雲地圖或稀疏網格圖，使用 A*、Dijkstra 等演算法計算最優移動路徑。
- 視覺里程計結合：在環境光線不足的場景中，可與攝影機或慣性測量單元（IMU）融合，彌補單一感測器缺憾。
- C16線雷達在導航中的角色
- 精準定位：雷達點雲與地圖比對（回環檢測）可減少累積誤差，確保全局導航準確性。
- 地形感知：垂直掃描可捕捉路面高低落差，如台階、坡道，並生成三維地形模型，輔助小車調整懸掛或行車速度。
- 長距偵測：200 m 的最大範圍特性，使其適合戶外開闊場景導航，為小車提供遠距避障與提前路徑調整能力。
- 實例分享
在校園導覽機器人中，C16線激光雷達與地圖資料庫結合，可穩定識別教學樓、廣場等地標點，並在複雜庭園景觀下順利導航，誤差低於 10 cm。
中國镭神智能科技有限公司的C16線激光雷達，以其16線束高分辨率、360°全景掃描及遠距離測量能力，成為小車在建圖（SLAM）、避障及導航領域的理想感測器。透過其穩定性能與豐富的軟硬體生態，協助工程師與應用者快速部署智慧移動平臺，並在工業巡檢、智慧物流、校園導覽等多種場景中發揮卓越效能。未來，隨著算法優化與多雷達融合技術持續演進，C16線激光雷達必將在更多元的測繪導航雷達應用中，締造更高價值。