反射率,反射率是指物体反射的辐射能量占总辐射能量的百分比,比如说某物体的反射率是20%,表示物体接收的激光辐射中有20%被反射出去了。不同物体的反射率不同,这主要取决于物体本身的性质(表面状况),如果反射率太低,那么激光雷达收不到反射回来的激光,导致检测不到障碍物。激光雷达一般要求物体表面的反射率在10%以上,用激光雷达采集高精度地图的时候,如果车道线的反射率太低,生成的高精度地图的车道线会不太清晰。旋转扫描镜激光雷达,作为头一款量产的L3级别自动驾驶的乘用车——奥迪A8上搭载的激光雷达就是旋转扫描镜激光雷达。与机械旋转激光雷达不同的是,其激光发射模块和接收模块是不动的,只有扫描镜在做机械旋转。激光单元发出激光至旋转扫描镜(Mirror),被偏转向前发射(扫描角度145°),被物体反射的光经光学系统被左下方的探测器接收。优点:可车规,寿命长,可靠度高。缺点:扫描线数少,扫描角度不能到360度。激光雷达的精密设计使其能在狭小空间内准确测量。北京机器人激光雷达
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。上海Hap激光雷达正规体育赛事上激光雷达追踪运动员,辅助赛事分析评估。
当我们用当前帧和整个点云地图进行匹配的时候,我们便能得到传感器在整个地图中的位姿,从而实现在地图中的定位。传感器车规化,固态激光雷达取消了机械结构,能够击中目前机械旋转式的成本和可靠性的痛点,是激光雷达的发展方向。除了这两大迫切解决的痛点外,目前量产的激光雷达探测距离不足,只能满足低速场景(如厂区内、校园内等)的应用。日常驾驶、高速驾驶的场景仍在测试过程中。当前机械式激光雷达的价格十分昂贵,Velodyne 在售的 64/32/16 线产品的官方定价分别为 8 万/4 万/8 千美元。一方面,机械式激光雷达由发射光源、转镜、接收器、微控马达等精密零部件构成,制造难度大、物料成本较高;另一方面,激光雷达仍未大规模进入量产车、需求量小,研发费用等固定成本难以摊薄。 量产 100 万台 VLP-32后,那么其售价将会降至 400 美元左右。
车联网+机器人,智慧城市、车联网等场景有助于催生路侧激光雷达市场成长。世界范围来看,中国车联网发展速度较快,战略化程度较高。2020 年 2 月,国家发展革新委、工信部、科技部等 11 个部委联合印发《智能汽车创新发展战略》,提出到 2025 年,车用无线通信网络(LTE-V2X 等)实现区域覆盖,新一代车用无线通信网络(5G-V2X)逐步开展应用,高精度时空基准服务网络实现全覆盖。激光雷达结合智能算法,能够提供高精度的位置、形状、姿态等信息,实现对交通状况进行全局性的精确把控,对车路协同功能的实现至关重要。随着智能城市、智能交通项目的落地,未来该市场对激光雷达的需求将呈现稳定增长态势。激光雷达在考古发掘中用于绘制遗址的三维模型。
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。自动驾驶巴士借助激光雷达感知周边,安全接送乘客。天津无人驾驶激光雷达
激光雷达在环境监测中用于监测大气污染物的浓度。北京机器人激光雷达
激光雷达的构成与分类:激光雷达的构成,激光雷达发展到现在,其结构精密且复杂,主要由激光系统、接收系统、信号处理单元和扫描模块四大主要组件构成。激光器以脉冲的方式点亮发射激光,照射到障碍物后对物体进行3D扫描,反射光线经由镜头组汇聚到接收器上。信号处理单元负责控制激光器的发射,并将接收到的模拟信号转为数字信号,然后进入主控芯片进行数据的处理和计算。进一步的,我们可以根据以下指标判断激光雷达的好坏。视场角,视场角决定了激光雷达能够看到的视野范围,分为水平视场角和垂直视场角,视场角越大,表示视野范围越大,反之则表示视野范围越小。北京机器人激光雷达
要知道光速是每秒30万公里。要区分目标厘米级别的精确距离,那对传输时间测量分辨率必须做到1纳秒。要如此精确的测量时间,因此对应的测量系统的成本就很难降到很低,需要使用巧妙的方法降低测量难度。首先,我们需要明确,激光雷达并不是单独运作的,一般是由激光发射器、接收器和惯性定位导航三个主要模块组成。当激光雷达工作的时候,会对外发射激光,在遇到物体后,激光折射回来被CMOS传感器接收,从而测得本体到障碍物的距离。从原理来看,只要需要知道光速、和从发射到CMOS感知的时间就可以测出障碍物的距离,再结合实时GPS、惯性导航信息与计算激光雷达发射出去角度,系统就可以得到前方物体的坐标方位和距离信息。服务机器...