调频连续波FMCW激光雷达,以三角波调频连续波为例来介绍其测距/测速原理。蓝色为发射信号频率,红色为接收信号频率,发射的激光束被反复调制,信号频率不断变化。激光束击中障碍物被反射,反射会影响光的频率,当反射光返回到检测器,与发射时的频率相比,就能测量两种频率之间的差值,与距离成比例,从而计算出物体的位置信息。FMCW的反射光频率会根据前方移动物体的速度而改变,结合多普勒效应,即可计算出目标的速度。优点:每个像素都有多普勒信息,含速度信息;解决Lidar间串扰问题;不受环境光影响,探测灵敏度高;缺点:不能探测切向运动目标。在安全监控领域,激光雷达能有效识别入侵者并触发警报。重庆POE激光雷达

回波模式,即周期采集点数,因为激光雷达在旋转扫描,因此水平方向上扫描的点数和激光雷达的扫描频率有一定的关系,扫描越快则点数会相对较少,扫描慢则点数相对较多。一般这个参数也被称为水平分辨率,比如激光雷达的水平分辨率为 0.2°,那么扫描的点数为 360°/0.2°=1800,也就是说水平方向会扫描1800次。次。同一轮发光测距的不同回波数据,比如同时包含较强回波和较晚回波。有效检测距离,激光雷达是一个收发异轴的光学系统(其实所有的机械雷达都是),也就是说,发射出去的激光光路,和返回的激光光路,并不重合。重庆POE激光雷达Mid - 360 作为新选择,让移动机器人在更多场景精确感知环境。

激光雷达难点:当周边环境中存在透明介质 (如洁净水体) 时,位于透明介质内部或后方的目标能够被测到。由于光线在透明介质中会发生折射,被测目标实际上位于折射光路上,而测量结果则位于直线光路上,测量出的目标位置会发生偏差,此外,雷达也可能会收到两个反射回波,一个来自于透明介质内部或后方的实际目标表面的反射,另一个来自于不完全洁净的透明介质表面的漫反射,此时的测量结果不确定,有可能是介质表面,也可能是实际目标。
目前激光雷达厂商主要使用波长为 905nm 和 1550nm 的激光发射器,波长为 1550nm 的光线不容易在人眼液体中传输,这意味着采用波长为 1550nm 激光的激光雷达的功率可以相当高,而不会造成视网膜损伤。更高的功率,意味着更远的探测距离,更长的波长,意味着更容易穿透粉尘雾霾。但受制于成本原因,生产波长为1550纳米的激光雷达,要求使用昂贵的砷化镓材料。厂商更多选择使用硅材料制造接近于可见光波长的 905nm 的激光雷达,并严格限制发射器的功率,避免造成眼睛的长久性损伤。览沃 Mid - 360 水平视场角达 360°,垂直视场角 59°。

光学相控阵激光雷达(OPA),很多特殊的Lidar使用OPA(OpticalPhasedArray)光学相控阵技术。OPA运用相干原理,采用多个光源组成阵列,通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差,来控制输出的激光束的方向。OPA激光雷达完全是由电信号控制扫描方向,能够动态地调节扫描角度范围,对目标区域进行全局扫描或者某一区域的局部精细化扫描,一个激光雷达就可能覆盖近/中/远距离的目标探测。优点:纯固态Lidar,体积小,易于车规;扫描速度快(一般可达到MHz量级以上);精度高(可以做到μrad量级以上);可控性好(可以在感兴趣的目标区域进行高密度扫描),缺点:易形成旁瓣,影响光束作用距离和角分辨率,使激光能量被分散;加工难度高:光学相控阵要求阵列单元尺寸必须不大于半个波长;探测距离很难做到很远。Mid - 360 升维感知,从 2D 到 3D,助力移动机器人高效建图定位。重庆POE激光雷达
激光雷达的集成度高,便于安装在各种平台上。重庆POE激光雷达
激光雷达的优劣势分析,优势:转镜式激光雷达的激光发射和接收装置是固定的,所以即使有【旋转机构】,也可以把产品体积做小,进而降低成本。并且旋转机构只有反射镜,整体重量比较轻,电机轴承的负荷小,系统运行起来更稳定,寿命更长,是符合车规量产的优势条件。劣势:因为有【旋转机构】这样的机械形式的存在,便不可避免地在长期运行之后,激光雷达的稳定性、准确度会受到影响。其次,一维式的扫描线数少,扫描角度不能到360度。重庆POE激光雷达