激光光源,由于激光器发射的光线需要投射至整个FOV平面区域内,除了面光源可以直接发射整面光线外,点光源则需要做二维扫描覆盖整个FOV区域,线光源需要做一维扫描覆盖整个FOV区域。其中点光源根据光源发射的形式又可以分为EEL(Edge-Emitting Laser边发射激光器)和VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser垂直腔面发射激光器)两种,二者区别在于EEL激光平行于衬底表面发出(如图1),VCSEL激光垂直于衬底表面发出(如图2)。其中VCSEL式易于进行芯片式阵列布置,通常使用此类光源进行阵列式布置形成线光源(一维阵列)或面光源(二维阵列),VCSEL光源剖面图与二维阵列光源芯片示意图如下激光雷达在工业自动化中用于实时监测生产线上的物体的位置。天津泰览Tele-15激光雷达设备

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°。天津泰览Tele-15激光雷达设备Mid - 360 距离探测可为 10cm,小盲区助力嵌入式无盲区安装。

也有使用相干法,即为调频连续波(FMCW)激光雷达发射一束连续的光束,频率随时间稳定地发生变化。由于源光束的频率在不断变化,光束传输距离的差异会导致频率的差异,将回波信号与本振信号混频并经低通滤波后,得到的差频信号是光束往返时间的函数。调频连续波激光雷达不会受到其他激光雷达或太阳光的干扰且无测距盲区;还可以利用多普勒频移测量物体的速度和距离。调频延续波 LiDAR 概念并不新颖,但是面对的技术挑战不少,例如发射激光的线宽限制、线性调频脉冲的频率范围、线性脉冲频率变化的线性度,以及单个线性调频脉冲的可复制性等。
为了克服探测距离的限制,FLASH激光雷达的表示厂商Ibeo、LedderTech开始在激光收发模块进行创新。车规级激光雷达鼻祖Ibeo,则一步到位推出了单光子激光雷达,Ibeo称其为Focal Plane Array焦平面,实际也可归为FlASH激光雷达。2019年8月27日,长城汽车与德国激光雷达厂商Ibeo正式签署了激光雷达技术战略合作协议,三方合作的产品基础就是ibeonEXT Generic 4D Solid State LiDAR。从长远来看,FLASH激光雷达芯片化程度高,规模化量产后大概率能拉低成本,随着技术的发展,FLASH激光雷达有望成为主流的技术方案。海洋探测中激光雷达测量海底地貌,支持海洋资源开发。

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。360°x59° 超广 FOV,Mid - 360 助力移动机器人感知复杂 3D 环境。深圳工业激光雷达规格
激光雷达的高稳定性使其在太空探测任务中备受青睐。天津泰览Tele-15激光雷达设备
关于实际量程:雷达对特定目标的实际量程会受到如下因素的影响:1、目标漫反射率,目标漫反射率不但与材质有关,也与表面朝向有关。目标漫反射率越高,实际量程就越远;2、反射面积,目标表面被激光光斑覆盖的面积。覆盖面积越大,实际测量距离越远;3、透光罩脏污程度,雷达的透光罩脏污会造成透光性能下降,透光性能下降得越多,测量能力越差,透光率下降至 60%时,测量能力可能完全失效;4、大气条件,雷达的实际测量能力同时受到大气条件的影响,特别是在户外工作时。大气的光传播能力越差,雷达的实际测量能力越低。在极端天气条件 (例如浓雾)下,测量能力会完全失效。天津泰览Tele-15激光雷达设备