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。 ↑激光雷达LiDAR示意图 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。但要知道光速是每秒30万公里。要区分目标厘米级别的距离,那对传输时间测量分辨率必须做到1纳秒。多数主流激光雷达厂家都计划在2020年左右推出固态雷达,在技术选择方面主要是MEMS、OPA、Flash等。要如此的测量时间,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。 是不是觉得很高深难懂?我们直接看动画吧。 ↑激光雷达LiDAR工作原理 通过旋转的机械镜面测量激光发出和收到回波的时间差,从而确定目标的方位和距离。
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激光测距的原理
激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法。脉冲法测距的过程是这样的:测距仪发射出的激光经被测量物体的反射后又被测距仪接收,测距仪同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半,就是测距仪和被测量物体之间的距离。脉冲法测量距离的精度是一般是在+/- 10厘米左右。激光雷达的主要性能指标4、FOV(垂直+水平):水平分辨率可以做得很高。另外,此类测距仪的测量盲区一般是1米左右。
激光测距是光波测距中的一种测距方式,如果光以速度c在空气中传播在A、B两点间往返一次所需时间为t,则A、B两点间距离D可用下列表示。
D=ct/2
式中:
D——测站点A、B两点间距离;
c——速度;
t——光往返A、B一次所需的时间。
由上式可知,要测量A、B距离实际上是要测量光传播的时间t,根据测量时间方法的不同,激光测距仪通常可分为脉冲式和相位式两种测量形式。典型的是WILD的DI-3000、真尚有的LDM30X 。
需要注意,测相并不是测量红外或者激光的相位,而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。建筑行业有一种手持式的激光测距仪,用于房屋测量,其工作原理与此相同。
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激光雷达的应用领域
激光雷达是一种工作在从红外到紫外光谱段的雷达系统,其原理和构造与激光测距仪极为相似。科学家把利用激光脉冲进行探测的称为脉冲激光雷达,把利用连续波激光束进行探测的称为连续波激光雷达。激光雷达的作用是能准确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状,探测、识别、分辨和跟踪目标。那么激光雷达具体应用到哪些领域呢?通过以上的对比,我们发现激光雷达和毫米波雷达各有优劣,谁也无法取代谁,两者正好起到一种相辅相成,取长补短的作用。下面将作详细讲解!
激光雷达助力机器人行走
激光雷达凭借激光良好的指向性和高度聚焦性,已经成为移动机器人的核心传感器,同时它也是目前可靠、稳定的***技术。解决了机器人行走的问题,知道如何路径规划,以及避障的功能。目前,激光雷达的市场份额大多被诸如美国Velodyne、美国Quanergy、德国SICK、日本HOKUYO等国外企业占据,售价十分昂贵,多用于地图、安保及无人驾驶。为了降低成本,顺着“弱硬件+强算法”的思路,Quanery用固态图像传感器替代360 度旋转的摄像头和激光测距器,成本将降到 1000 美元一套左右。因******系统及惯性导航系统的发展,使的即时***及姿态确定成为可能。国内SLAMTEC结合激光三角测距技术与高速视觉采集处理机构,推出了售价仅千元的低成本激光雷达。
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