激光雷达,也称光学雷达(LIght Detection And Ranging)是激光探测与测距系统的简称,它通过测定传感器发射器与目标物体之间的传播距离,分析目标物体表面的反射能量大小、反射波谱的幅度、频率和相位等信息,从而呈现出目标物精确的三维结构信息。自上世纪60年代激光被发明不久,激光雷达就大规模发展起来。而测距原理上目前主要以飞行时间(time of flight)法为主,利用发射器发射的脉冲信号和接收器接受到的反射脉冲信号的时间间隔来计算和目标物体的距离。自动驾驶巴士借助激光雷达感知周边,安全接送乘客。浙江国产激光雷达制造
优劣势分析,优势:MEMS激光雷达因为摆脱了笨重的「旋转电机」和「扫描镜」等机械运动装置,去除了金属机械结构部件,同时配备的是毫米级的微振镜,这较大程度上减少了MEMS激光雷达的尺寸,与传统的光学扫描镜相比,在光学、机械性能和功耗方面表现更为突出。其次,得益于激光收发单元的数量的减少,同时MEMS振镜整体结构所使用的硅基材料还有降价空间,因此MEMS激光雷达的整体成本有望进一步降低。劣势:MEMS激光雷达的「微振镜」属于振动敏感性器件,同时硅基MEMS的悬臂梁结构非常脆弱,外界的振动或冲击极易直接致其断裂,车载环境很容易对其使用寿命和工作稳定性产生影响。江西激光雷达生产厂家激光雷达的智能化校准功能减少了人工干预的需要。
应用层面,目前暂无车规级量产案例,OPA方案的表示企业为Quanergy。2021年8月,Quanergy对其OPA固达态激光雷达S3系列完成驾驶实测演示。测试结果显示,S3系列固态激光雷达可以提供超过10万小时的平均无故障时间(MTBF),在全光照下实现100米的探测性能,大规模量产后的目标价格为500美元。由于结构简单,Flash闪光激光雷达是目前纯固态激光雷达较主流的技术方案。但是由于短时间内发射大面积的激光,因此在探测精度和探测距离上会受到较大的影响,主要用于较低速的无人驾驶车辆,例如无人外卖车、无人物流车等,对探测距离要求较低的自动驾驶解决方案中。
LiDAR的数据,三维点,对于旋转式激光雷达来说,得到的三维点便是一个很好的极坐标系下的多个点的观测,包含激光发射器的垂直俯仰角,发射器的水平旋转角度,根据激光回波时间计算得到的距离。但 LiDAR 通常会输出笛卡尔坐标系下的观测值,头一是因为 LiDAR 在极坐标系下测量效率高,也只是对于旋转式 LiDAR,目前阵列式 LiDAR 也有很多。第二笛卡尔坐标系更加直观,投影和旋转平移更加简洁,求解法向量,曲率,顶点等特征计算量小,点云的索引及搜索都更加高效。对于 MEMS 式激光雷达,由于一次采样周期为一个偏振镜旋转周期,10hz 下采样周期为 0.1 秒,但由于载体本身在进行高速移动时,我们需要对得到的数据进行消除运动畸变,来补偿采样周期内的运动。览沃 Mid - 360 混合固态技术,成就 360° 全向超大视场角优越性能。
激光雷达的应用:1、水下地形测量,我们通常使用测深探测(或声纳)进行水下调查。声纳发出砰砰声并接收回声。与LiDAR类似,它通过测量回波经过的时间来计算距离。测深激光雷达与机载激光雷达不同,它使用绿色波长,通过使用这种波长,水下测绘可以一直测量到水底。同样,河流和测深调查能够绘制陆地和水生系统的地图。2、洪水预警,通过使用LiDAR测量地表,水文学家可以建立数字高程模型。从这里,使用者可以在洪水发生之前绘制出容易被淹没的区域。在这方面,激光雷达可以提供洪水预警系统,保障居民生命财产安全。保险公司也可以使用这些数据收取更高的保费,这只是保险业中用于评估风险的众多GIS应用程序之一。港口作业借助激光雷达引导装卸,提升集装箱操作准度。云南割草机激光雷达
激光雷达在建筑施工中用于精确测量和定位。浙江国产激光雷达制造
Flash激光雷达,Flash激光雷达采用类似Camera的工作模式,但感光元件与普通相机不同,每个像素点可记录光子飞行时间。由于物体具有三维空间属性,照射到物体不同部位的光具有不同的飞行时间,被焦平面探测器阵列探测,输出为具有深度信息的“三维”图像。根据激光光源的不同,Flash激光雷达可以分为脉冲式和连续式,脉冲式可实现远距离探测(100米以上),连续式主要用于近距离探测(数十米)。Flash激光雷达的优势在于能够快速记录整个场景,避免了扫描过程中目标或Lidar自身运动带来的误差。其缺点是探测距离近。浙江国产激光雷达制造