二维扫描振镜激光雷达,这类激光雷达的主要元件是两个扫描器——多边形棱镜和垂直扫描振镜,分别负责水平和垂直方向上的扫描。特点是扫描速度快,精度高。比如:一个四面多边形,只移动八条激光器光束(相当于传统的8线激光雷达),以5000rpm速度扫描,垂直分辨率为2667条/秒,120度水平扫描,在10Hz非隔行扫描下,垂直分辨率达267线。优点:转速越高,扫描精度越高;可以控制扫描区域,提高关键区域的扫描密度;多边形可提供超宽FOV,一般可做到水平120度。MEMSLidar一般不超过80度;通光孔径大,信噪比和有效距离要远高于MEMSLidar;价格低廉,MEMS振镜贵的要上千美元,多边形激光扫描已经非常成熟,价格只要几十美元;激光雷达间抗干扰性强缺点:与MEMS技术比,其缺点是功耗高,有电机转动部件。通过分析激光雷达数据,研究人员能够精确评估环境变化。上海地面激光雷达规格
如今,LiDAR经常用于创建所处空间的三维模型。自主导航是使用LiDAR系统生成的点云数据的应用之一。微型LiDAR系统甚至能够嵌入在手机大小的设备中。LiDAR 在现实世界中如何发挥作用,自主导航中的态势感知是LiDAR的一个较引人入胜的应用。任何移动车辆的态势感知系统都需要同样了解其周围的静止和移动物体。例如,雷达技术长期以来用于探测飞机。对于地面车辆,已经发现LiDAR非常有用,因为它能够确定物体的距离并且在方向性上非常精确。探测光束能够在角度上精确定向并快速扫描,据此创建三维模型点云数据。因为车辆周围的情况是高度动态的,所以快速扫描能力对这类应用至关重要。上海觅道Mid-360激光雷达设备激光雷达的智能化处理提高了数据解析的自动化水平。
不同车载传感器的比较,目前,激光雷达、毫米波雷达和摄像头是公认的自动驾驶的三大关键传感器技术。从技术上看,激光雷达与其他两者相比具备强大的空间三维分辨能力。中国汽车工程学会、国汽智联汽车研究院编写的《中国智能网联汽车产业发展报告(2019)》称,当前在人工智能的重要应用场景智能网联汽车的自动驾驶和辅助驾驶领域中,激光雷达是实现环境感知的主要传感器之一。报告认为,在用于道路信息检测的传感器中,激光雷达在探测距离、精确性等方面,相比毫米波雷达具有一定的优势。
紧接着,一个激光雷达如果能在同一个空间内,按照设定好的角度发射多条激光,就能得到多条基于障碍物的反射信号。再配合时间范围、激光的扫描角度、GPS 位置和 INS 信息,经过数据处理后,这些信息配合x,y,z坐标,就会成为具有距离信息、空间位置信息等的三维立体信号,再基于软件算法组合起来,系统就可以得到线、面、体等各种相关参数,以此建立三维点云图,绘制出环境地图,就能变成汽车的“眼睛”。激光雷达是由激光发射单元和激光接收单元组成,发射单元的工作方式是向外发射激光束层,层数越多,精度也越高(如下图所示),不过这也意味着传感器尺寸越大。发射单元将激光发射出去后,当激光遇到障碍物会反射,从而被接收器接收,接收器根据每束激光发射和返回的时间,创建一组点云,高质量的激光雷达,每秒较多可以发出200多束激光。激光雷达能够快速捕获运动目标的动态信息。
激光雷达的工作原理:对人畜无害的红外光束Light Pluses发射、反射和接收来探测物体。能探测的对象:白天或黑夜下的特定物体与车之间的距离。甚至由于反射度的不同,车道线和路面也是可以区分开来的。哪些物体无法探测:光束无法探测到被遮挡的物体。车用激光雷达工作原理就是蝙蝠测距用的回波时间(Time of Flight,缩写为TOF)测量方法。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,输出点云,从而呈现出目标物精确的三维结构信息。激光雷达在地质勘探中实现了对地下矿藏的精确定位。上海国产激光雷达
激光雷达数据对于城市规划和建筑设计具有重要意义。上海地面激光雷达规格
MEMS阵镜激光雷达优点:MEMS微振镜摆脱了笨重的马达、多发射/接收模组等机械运动装置,毫米级尺寸的微振镜较大程度上减少了激光雷达的尺寸,提高了稳定性;MEMS微振镜可减少激光发射器和探测器数量,极大地降低成本。缺点:有限的光学口径和扫描角度限制了Lidar的测距能力和FOV,大视场角需要多子视场拼接,这对点云拼接算法和点云稳定度要求都较高;抗冲击可靠性存疑;振镜尺寸问题:远距离探测需要较大的振镜,不但价格贵,对快轴/慢轴负担大,材质的耐久疲劳度存在风险,难以满足车规的DV、PV的可靠性、稳定性、冲击、跌落测试要求;悬臂梁:硅基MEMS的悬臂梁结构实际非常脆弱,快慢轴同时对微振镜进行反向扭动,外界的振动或冲击极易直接致其断裂。上海地面激光雷达规格
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