LiDAR 数据通常在空中收集,如NOAA在加州大苏尔Bixby大桥上空的调查飞机(右图)。这里的LiDAR数据显示了Bixby大桥的俯视图(左上)和侧视图(左下)。NOAA的科学家使用基于LiDAR的装置检查自然和人造环境。LiDAR数据支持洪水和风暴潮建模、水动力建模、海岸线测绘、应急响应、水文测量以及海岸脆弱性分析等活动。此外,地形LiDAR使用近红外激光绘制地形和建筑物地图,而测深LiDAR使用透水绿光绘制海底和河床地图。在农业中,LiDAR可用于绘制拓扑图和作物生长图,从而提供有关肥料需求和灌溉需求的信息。激光雷达以其高分辨率成像能力,在无人机地形测绘中发挥着重要作用。陕西POE激光雷达
优劣势分析,优势:OPA激光雷达发射机采用纯固态器件,没有任何需要活动的机械结构,因此在耐久度上表现更出众;虽然省去机械扫描结构,但却能做到类似机械式的全景扫描,同时在体积上可以做得更小,量产后的成本有望较大程度上降低。劣势:OPA激光雷达对激光调试、信号处理的运算力要求很大,同时,它还要求阵列单元尺寸必须不大于半个波长,因此每个器件尺寸只500nm左右,对材料和工艺的要求都极为苛刻,由于技术难度高,上游产业链不成熟,导致 OPA 方案短期内难以车规级量产,目前也很少有专注开发OPA激光雷达的Tier1供应商。江苏国产激光雷达正规智能停车系统凭借激光雷达检测车位,实现快速引导。
泛光面阵式(FLASH),泛光面阵式是目前全固态激光雷达中较主流的技术,其原理也就是快闪,它不像 MEMS 或 OPA 的方案会去进行扫描,而是短时间直接发射出一大片覆盖探测区域的激光,再以高度灵敏的接收器,来完成对环境周围图像的绘制。我们以目前较为成熟的车载 MEMS 式激光雷达为例,讲解其关键的硬件参数。这主要是因为激光发射器和接收器不能做在一起导致的,此方案本身便存在小量的误差。现在很多方案,都是向着共轴努力。激光雷达的测距精度,随着距离的变化而变化。
优劣势分析,优势:首先,该设计减少了激光发射和接收的线数以实现一帧之内更高的线数,也随之降低了对焦与标定的复杂度,因此生产效率得以大幅提升,并且相比于传统机械式激光雷达,棱镜式的成本有了大幅的下降。其次,只要扫描时间够久,就能得到精度极高的点云以及环境建模,分辨率几乎没有上限,且可达到近100%的视场覆盖率。劣势:棱镜式激光雷达FOV相对较小,且视场中心的扫描点非常密集,雷达的视场边缘扫描点比较稀疏,在雷达启动的短时间内会有分辨率过低的问题。对于高速移动的汽车来说,显然不存在长时间扫描的情况,不过可以通过增加激光线束和功率实现更高的精度和更远的探测距离,但机械结构也相对更加复杂,体积让前两者更难以控制,存在轴承或衬套的磨损等风险。激光雷达在航空测量中提供了高精度的地理数据。
根据发生器的不同可以产生紫外线(10-400nm)到可见光(390-780nm)到红外线(760-1000000nm)波段内的不同激光,相应的用途也各不相同。激光是一种单一颜色、单一波长的光,激光雷达选用的激光波长一般不低于850nm,以避免可见光对人眼的伤害,而目前主流的激光雷达主要有905nm和1550nm两种波长。905nm探测距离受限,采用硅材质,成本较低;1550nm探测距离更远,采用昂贵的铟镓砷(InGaAs)材质,激光可被人眼吸收,故可做更远的探测光束。览沃 Mid - 360 水平视场角达 360°,垂直视场角 59°。上海多线激光雷达设备
激光雷达的工作原理基于光的传播速度和反射原理,实现高精度测距。陕西POE激光雷达
视场角与分辨率,激光雷达视场角分为水平视场角和垂直视场角,水平视场角即为在水平方向上可以观测的角度范围,旋转式激光雷达旋转一周为 360°,所以水平视场角为 360°。垂直视场角为在垂直方向上可以观测的角度,一般为 40°。而它并不是对称均匀分布的,因为我们主要是需要扫描路面上的障碍物,而不是把激光打向天空,为了良好的利用激光,因此激光光束会尽量向下偏置一定的角度。并且为了达到既检测到障碍物,同时把激光束集中到中间感兴趣的部分,来更好的检测车辆,激光雷达的光束不是垂直均匀分布的,而是中间密,两边疏。 可以看到激光雷达的有一定的偏置,向上的角度为 15°,向下的为 25°,并且激光光束中间密集,两边稀疏。陕西POE激光雷达
激光雷达结构,激光雷达的关键部件按照信号处理的信号链包括控制硬件DSP(数字信号处理器)、激光驱动、激光发射发光二极管、发射光学镜头、接收光学镜头、APD(雪崩光学二极管)、TIA(可变跨导放大器)和探测器,如下图所示。其中除了发射和接收光学镜头外,都是电子部件。随着半导体技术的快速演进,性能逐步提升的同时成本迅速降低。但是光学组件和旋转机械则占具了激光雷达的大部分成本。激光雷达的种类,把激光雷达按照扫描方式来分类,目前有机械式激光雷达、半固态激光雷达和固态激光雷达三大类。其中机械式激光雷达较为常用,固态激光雷达为未来业界大力发展方向,半固态激光雷达是机械式和纯固态式的折中方案,属于目前阶段量...