LiDAR 系统的工作原理及解决方案,本质上讲,LiDAR 是一个测量目标物体距离的装置。通过发射一个短的激光脉冲,并记录发射光脉冲与探测到的反射(反向散射)光脉冲的时间间隔,就可以推算出距离信息。系统的工作原理及解决方案,LiDAR系统可以使用扫描反射镜,多束激光或其它的方式“扫描”物体空间。借助其精确的测距能力,LiDAR 能够用于解决许多不同的问题。在遥感应用中,LiDAR系统用于测量散射,吸收,或大气中的颗粒或原子的再发射。在这些应用中,对激光束的波长可能会有专门的要求。可以用来测量特定分子种类在大气中的浓度,例如甲烷和气溶胶含量。而测量大气中的雨滴则可以用来估计风暴距离和降水概率。抗室外强光达 70 米 @80% 反射率,览沃 Mid - 360 适应多种光照条件。湖北Horizon激光雷达

参数指标:(一)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。以图3中的激光雷达为例,旋转式激光雷达的水平视场角为360°,垂直视场角为26.9°,固态激光雷达的水平视场角为60°,垂直视场角为20°。(二)线数,线数越高,表示单位时间内采样的点就越多,分辨率也就越高,目前无人驾驶车一般采用32线或64线的激光雷达。(三)分辨率,分辨率和激光光束之间的夹角有关,夹角越小,分辨率越高。固态激光雷达的垂直分辨率和水平分辨率大概相当,约为0.1°,旋转式激光雷达的水平角分辨率为0.08°,垂直角分辨率约为0.4°。轨旁入侵激光雷达厂商体积小巧的 Mid - 360,轻松嵌入,为机器人外观一体化添可能。

发射端与预定目标之间的大气杂质会产生虚假回波——这些大气杂质产生的虚假回波可能会非常强烈,以至于无法可靠的检测到来自预定目标物的回波信号。可用光功率限制——更高功率的光束可以提供更高的精度,但也更加昂贵。扫描速度——激光光源的工作频率可能对人眼造成危害并引发安全问题,然而我们可以通过其他方法来缓解这个问题。例如,固态LiDAR能够在不威胁人眼安全的波长下运行,并且还能照亮更广阔的区域。来自附近其他LiDAR装置的信号串扰可能会干扰目标信号。
光学相控阵激光雷达(OPA),很多特殊的Lidar使用OPA(OpticalPhasedArray)光学相控阵技术。OPA运用相干原理,采用多个光源组成阵列,通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差,来控制输出的激光束的方向。OPA激光雷达完全是由电信号控制扫描方向,能够动态地调节扫描角度范围,对目标区域进行全局扫描或者某一区域的局部精细化扫描,一个激光雷达就可能覆盖近/中/远距离的目标探测。优点:纯固态Lidar,体积小,易于车规;扫描速度快(一般可达到MHz量级以上);精度高(可以做到μrad量级以上);可控性好(可以在感兴趣的目标区域进行高密度扫描),缺点:易形成旁瓣,影响光束作用距离和角分辨率,使激光能量被分散;加工难度高:光学相控阵要求阵列单元尺寸必须不大于半个波长;探测距离很难做到很远。园区巡逻借助激光雷达协助车辆,自主巡查维护秩序。

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。矿山开采中激光雷达监测地形变化,预防潜在地质灾害。广东国产激光雷达厂商
激光雷达通过发射激光束,精确测量目标距离,是自动驾驶的关键传感器。湖北Horizon激光雷达
不同类激光雷达的优缺点:机械旋转式激光雷达,机械旋转式Lidar的发射和接收模块存在宏观意义上的转动。在竖直方向上排布多组激光线束,发射模块以一定频率发射激光线,通过不断旋转发射头实现动态扫描。机械旋转Lidar分立的收发组件导致生产过程要人工光路对准,费时费力,可量产性差。目前有的机械旋转Lidar厂商在走芯片化的路线,将多线激光发射模组集成到一片芯片,提高生产效率和量产性,降低成本,减小旋转部件的大小和体积,使其更易过车规。优点:技术成熟;扫描速度快;可360度扫描。缺点:可量产性差:光路调试、装配复杂,生产效率低;价格贵:靠增加收发模块的数量实现高线束,元器件成本高,主机厂难以接受;难过车规:旋转部件体积/重量庞大,难以满足车规的严苛要求;造型不易于集成到车体。湖北Horizon激光雷达