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。因为激光波长极短，在目标相对雷达运动时，频移现象将特别显著，故能百测定目标的运动情况。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。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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激光雷达的特点

与普通微波雷达du相比,激光雷达由于zhi使用的是激光束,工作频率dao较微波高了许多,因此带来了很多特点,主要有：

（1）分辨率高

激光雷达可以获得极高的角度、距离和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard也就是说可以分辨3km距离上相距0.3m的两个目标(这是微波雷达无论如何也办不到的),并可同时跟踪多个目标；距离分辨率可达0.lm；速度分辨率能达到10m/s以内。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。距离和速度分辨率高,意味着可以利用距离——多谱勒成像技术来获得目标的清晰图像。分辨率高,是激光雷达的显著的优点,其多数应用都是基于此。

（2）隐蔽性好、抗有源干扰能力强

激光直线传播、方向性好、光束非常窄,只有在其传播路径上才能接收到，因此敌方截获非常困难，且激光雷达的发射系统(发射望远镜)口径很小,可接收区域窄，有意发射的激光干扰信号进入接收机的概率极低；另外，与微波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同，自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强,适于工作在日益复杂和激烈的环境中。目前国内激光雷达产品市场应用，主要集中在无人驾驶配送车（京东和菜鸟）及自动驾驶测试车方面（北京联合大学、Moovita无人车），其中在百度Apollo2。

（3）低空探测性能好

微波雷达由于存在各种地物回波的影响,低空存在有一定区域的盲区(无法探测的区域)。而对于激光雷达来说,只有被照射的目标才会产生反射,完全不存在地物回波的影响，因此可以'零高度'工作，低空探测性能较微波雷达强了许多。

（4）体积小、质量轻

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激光雷达和毫米波雷达的区别

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从抗干扰能力上来讲，由于激光雷达通过发射光束进行探测，受环境影响较大，光束受遮挡后就不能正常使用，因此无法在雨雪雾霾天，沙尘暴等恶劣天气中开启，而毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，因此可以在糟糕的天气中探测，在这一点上毫米波雷达更胜利一筹从价格上来讲，激光雷达比毫米波雷达在测距、识别障碍物方面更准确，但由于激光雷达获取的数据量远超毫米波雷达，所以需要更的处理器来处理数据，成本高了，售价自然就更贵了。但要提高扫描频率并不只是简单的加速激光雷达内部扫描电机旋转这么简单，对应的需要提高测距采样率。但激光雷达在准确性上可以得到更多的保证。

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。

激光雷达这么多参数，应该关注什么指标？

1、角分辨率，也就是测角精度

角分辨率是扫描仪分辨目标的能力，测角分辨率越小，则表明能够分辨的目标越小，这样测量出的点云数据就越细腻。一般避障级激光传感器的测角精度只有0.1°左右，而测绘级激光传感器角分辨率一般是0.001°甚至更低。

2、测量距离

测量距离与激光发射频率和实际地物反射率有关，测量距离和反射率有关，一般是指ρ≧60%（部分甚至到ρ≧90%）的情况下的扫描距离，同时测量距离与激光发射频率成反比，发射频率越大，测量距离越小不同的物体（山坡，植被，水泥建筑物，金属管道，土壤矿物，煤等）具有不同的反射率，大多数建筑物的反射率为50%左右，煤和沥青路面在20%左右，因此在实际应用中，我们要对设备的射程打折。输出参数：目标的位置(三维)、速度(三维)、方向、时间戳(某些激光雷达有)等。

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