分類,激光雷達按結構不同大致可以分為:機械旋轉激光雷達、混合半固態(tài)激光雷達和全固態(tài)激光雷達(Flash快閃和OPA相控陣,統(tǒng)稱為非掃描式)。(一)機械旋轉激光雷達,機械式激光雷達體積大、成本較高、裝配難。它通過旋轉實現(xiàn)橫向360度的覆蓋面,通過內(nèi)部鏡片實現(xiàn)垂直角度的覆蓋面,同比有著更耐用穩(wěn)定的特點,所以我們看到的自動駕駛路試車大多采用這種類型,雷達在車頂不停的在旋轉完成橫向掃描,靠增加激光束,實現(xiàn)縱向?qū)挿旱膾呙?。(二)混合半固態(tài)激光雷達。按照掃描方式分為:轉鏡、硅基MEMS、振鏡+轉鏡、旋轉透射棱鏡。農(nóng)業(yè)植保依靠激光雷達輔助無人機,完成精確變量噴灑作業(yè)。貴州軌道交通激光雷達
調(diào)頻連續(xù)波FMCW激光雷達,以三角波調(diào)頻連續(xù)波為例來介紹其測距/測速原理。藍色為發(fā)射信號頻率,紅色為接收信號頻率,發(fā)射的激光束被反復調(diào)制,信號頻率不斷變化。激光束擊中障礙物被反射,反射會影響光的頻率,當反射光返回到檢測器,與發(fā)射時的頻率相比,就能測量兩種頻率之間的差值,與距離成比例,從而計算出物體的位置信息。FMCW的反射光頻率會根據(jù)前方移動物體的速度而改變,結合多普勒效應,即可計算出目標的速度。優(yōu)點:每個像素都有多普勒信息,含速度信息;解決Lidar間串擾問題;不受環(huán)境光影響,探測靈敏度高;缺點:不能探測切向運動目標。Hap激光雷達生產(chǎn)廠家激光雷達數(shù)據(jù)對于城市規(guī)劃和建筑設計具有重要意義。
緊接著,一個激光雷達如果能在同一個空間內(nèi),按照設定好的角度發(fā)射多條激光,就能得到多條基于障礙物的反射信號。再配合時間范圍、激光的掃描角度、GPS 位置和 INS 信息,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后,這些信息配合x,y,z坐標,就會成為具有距離信息、空間位置信息等的三維立體信號,再基于軟件算法組合起來,系統(tǒng)就可以得到線、面、體等各種相關參數(shù),以此建立三維點云圖,繪制出環(huán)境地圖,就能變成汽車的“眼睛”。激光雷達是由激光發(fā)射單元和激光接收單元組成,發(fā)射單元的工作方式是向外發(fā)射激光束層,層數(shù)越多,精度也越高(如下圖所示),不過這也意味著傳感器尺寸越大。發(fā)射單元將激光發(fā)射出去后,當激光遇到障礙物會反射,從而被接收器接收,接收器根據(jù)每束激光發(fā)射和返回的時間,創(chuàng)建一組點云,高質(zhì)量的激光雷達,每秒較多可以發(fā)出200多束激光。
視場角與分辨率,激光雷達視場角分為水平視場角和垂直視場角,水平視場角即為在水平方向上可以觀測的角度范圍,旋轉式激光雷達旋轉一周為 360°,所以水平視場角為 360°。垂直視場角為在垂直方向上可以觀測的角度,一般為 40°。而它并不是對稱均勻分布的,因為我們主要是需要掃描路面上的障礙物,而不是把激光打向天空,為了良好的利用激光,因此激光光束會盡量向下偏置一定的角度。并且為了達到既檢測到障礙物,同時把激光束集中到中間感興趣的部分,來更好的檢測車輛,激光雷達的光束不是垂直均勻分布的,而是中間密,兩邊疏。 可以看到激光雷達的有一定的偏置,向上的角度為 15°,向下的為 25°,并且激光光束中間密集,兩邊稀疏。覽沃 Mid - 360 帶來全新感知方案,助力移動機器人功能升級。
MEMS陣鏡激光雷達優(yōu)點:MEMS微振鏡擺脫了笨重的馬達、多發(fā)射/接收模組等機械運動裝置,毫米級尺寸的微振鏡較大程度上減少了激光雷達的尺寸,提高了穩(wěn)定性;MEMS微振鏡可減少激光發(fā)射器和探測器數(shù)量,極大地降低成本。缺點:有限的光學口徑和掃描角度限制了Lidar的測距能力和FOV,大視場角需要多子視場拼接,這對點云拼接算法和點云穩(wěn)定度要求都較高;抗沖擊可靠性存疑;振鏡尺寸問題:遠距離探測需要較大的振鏡,不但價格貴,對快軸/慢軸負擔大,材質(zhì)的耐久疲勞度存在風險,難以滿足車規(guī)的DV、PV的可靠性、穩(wěn)定性、沖擊、跌落測試要求;懸臂梁:硅基MEMS的懸臂梁結構實際非常脆弱,快慢軸同時對微振鏡進行反向扭動,外界的振動或沖擊極易直接致其斷裂。覽沃 Mid - 360 作為新物種,讓移動機器人在多樣場景精確感知。北京高精度激光雷達渠道
體育賽事上激光雷達追蹤運動員,輔助賽事分析評估。貴州軌道交通激光雷達
激光雷達的優(yōu)劣勢分析,優(yōu)勢:轉鏡式激光雷達的激光發(fā)射和接收裝置是固定的,所以即使有【旋轉機構】,也可以把產(chǎn)品體積做小,進而降低成本。并且旋轉機構只有反射鏡,整體重量比較輕,電機軸承的負荷小,系統(tǒng)運行起來更穩(wěn)定,壽命更長,是符合車規(guī)量產(chǎn)的優(yōu)勢條件。劣勢:因為有【旋轉機構】這樣的機械形式的存在,便不可避免地在長期運行之后,激光雷達的穩(wěn)定性、準確度會受到影響。其次,一維式的掃描線數(shù)少,掃描角度不能到360度。貴州軌道交通激光雷達
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