激光雷达产业自诞生以来,紧跟底层器件的前沿发展,呈现出了技术水平高的突出特点。激光雷达厂商不断引入新的技术架构,提升探测性能并拓展应用领域:从激光器发明之初的单点激光雷达到后来的单线扫描激光雷达,以及在无人驾驶技术中获得普遍认可的多线扫描激光雷达,再到技术方案不断创新的固态式激光雷达、FMCW激光雷达,以及如今芯片化的发展趋势,激光雷达一直以来都是新兴技术发展及应用的表示。适用于实现部分视场角(如前向)的探测,因为不含机械扫描器件,其体积相较于其他架构较为紧凑。激光雷达在野生动物保护中用于监测动物的活动范围和习性。上海汽车激光雷达价格
从车规级应用来看,小鹏P5配备2颗大疆Livox车规级棱镜式激光雷达,另外大疆Livox也获得了一汽解放量产项目的定点 。针对单颗棱镜式中心区域点云密集。两侧点云相对稀疏的情况,小鹏P5选择在车前部署了2颗激光雷达,前方提高至 180度的超宽点云视野,提高应对近处车辆加塞、十字路口拐弯等复杂路况的通行能力。针对车规级设备需要在连续振动、高低温、高湿高盐等环境下连续工作的特点,固态激光雷达成为了较为可行的发展方向。喜欢特种行业的朋友应该都听过军机、军舰上搭载的相控阵雷达,而OPA光学相控阵激光雷达便是运用了与之相似的原理,并把它搬到了车端。上海割草机激光雷达激光雷达的高精度三维成像为地质勘探提供了有力支持。
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。
分类,激光雷达按结构不同大致可以分为:机械旋转激光雷达、混合半固态激光雷达和全固态激光雷达(Flash快闪和OPA相控阵,统称为非扫描式)。(一)机械旋转激光雷达,机械式激光雷达体积大、成本较高、装配难。它通过旋转实现横向360度的覆盖面,通过内部镜片实现垂直角度的覆盖面,同比有着更耐用稳定的特点,所以我们看到的自动驾驶路试车大多采用这种类型,雷达在车顶不停的在旋转完成横向扫描,靠增加激光束,实现纵向宽泛的扫描。(二)混合半固态激光雷达。按照扫描方式分为:转镜、硅基MEMS、振镜+转镜、旋转透射棱镜。激光雷达在森林监测中用于评估森林资源和健康状况。
当三维点较为稠密的时候,可以像视觉一样提取特征点和其周围的描述子,主要通过选择几何属性(如法线和曲率)比较有区分度的点,在计算其局部邻域的几何属性的统计得到关键点的描述子,而当处理目前市面上的激光雷达得到的单帧点云数据时,由于点云较为稀疏,主要依靠每个激光器在扫描时得到的环线根据曲率得到特征点。而有了两帧点云的数据根据配准得到了相对位姿变换关系后,我们便可以利用激光雷达传感器获得的数据来估计载体物体的位姿随时间的变化而改变的关系。比如我们可以利用当前帧和上一帧数据进行匹配,或者当前帧和累计堆叠出来的子地图进行匹配,得到位姿变换关系,从而实现里程计的作用。激光雷达在无人仓储系统中实现货物的精确定位。上海览沃激光雷达设备
激光雷达的耐用性保证了其在恶劣环境下的长期稳定运行。上海汽车激光雷达价格
MEMS激光雷达模组,光学相控阵式(OPA),相控阵发射器由若干发射接收单元组成阵列,通过改变加载在不同单元的电压,进而改变不同单元发射光波特性,实现对每个单元光波的单独控制,通过调节从每个相控单元辐射出的光波之间的相位关系,在设定方向上产生互相加强的干涉从而实现强度高光束,而其他方向上从各个单元射出的光波彼此相消。组成相控阵的各相控单元在程序的控制下可使一束或多束强度高光束按设计指向实现空域扫描。但光学相控阵的制造工艺难度较大,这是由于要求阵列单元尺寸必需不大于半个波长,普通目前激光雷达的任务波长均在1微米左右,这就意味着阵列单元的尺寸必需不大于500纳米。而且阵列数越多,阵列单元的尺寸越小,能量越往主瓣集中,这就对加工精度要求更高。此外,材料选择也是十分关键的要素。上海汽车激光雷达价格
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