激光雷达能够精确获取道路环境的三维信息,是发展无人驾驶车辆的必备传感器之一,其在无人驾驶领域具有广阔应用前景。为此,论文研究了车载激光雷达对路面凹凸障碍物的探测问题,旨在为精确识别路面微小凹凸障碍物提供理论基础。论文通过深入资料调研,给出了激光雷达测距原理、激光雷达回波计算冲击响应函数和激光回波计算的数学模型。在此基础上,推导了平面、球面和锥面目标条件下冲击响应函数的解析解,并计算分析了不同目标形状和光束入射角对激光回波波形的影响;在方形障碍物假设下,推导了激光雷达对路面凹凸障碍物探测时的回波脉冲响应函数解析解,计算了激光雷达对不同尺寸障碍物探测时的回波波形,得到了由远到近沿轴向经过障碍物时回波波形的演化规律,发现凹凸障碍物的存在会引起路面脉冲响应函数的扭曲变形,这可为激光雷达波形分析探测凹入障碍物提供了理论基础。在此基础上,引入激光雷达测距统计模型,仿真了激光雷达对路面上长宽高分别为0.1m、0.5m和0.1m的凹形和凸形障碍物进行扫描探测时得到的一维距离图像,给出了由远到近沿轴向经过障碍物时一维距离图像的演化规律,从中可以清楚看到障碍物的一维轮廓。此外,论文还建立了车载激光雷达回波波形分析的实验系统,研究了不同入射角对路面回波波形的影响以及对路面凹凸障碍物探测时的激光回波波形,比较了有无障碍物时测距结果的差异,验证了理论结果的正确性。论文研究结果对于激光雷达在车载条件下探测路面微小凹凸障碍物的研究有一定参考价值。