要知道光速是每秒30万公里。要区分目标厘米级别的精确距离,那对传输时间测量分辨率必须做到1纳秒。要如此精确的测量时间,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。首先,我们需要明确,激光雷达并不是单独运作的,一般是由激光发射器、接收器和惯性定位导航三个主要模块组成。当激光雷达工作的时候,会对外发射激光,在遇到物体后,激光折射回来被CMOS传感器接收,从而测得本体到障碍物的距离。从原理来看,只要需要知道光速、和从发射到CMOS感知的时间就可以测出障碍物的距离,再结合实时GPS、惯性导航信息与计算激光雷达发射出去角度,系统就可以得到前方物体的坐标方位和距离信息。体育赛事上激光雷达追踪运动员,辅助赛事分析评估。江西无人矿车激光雷达

紧接着,一个激光雷达如果能在同一个空间内,按照设定好的角度发射多条激光,就能得到多条基于障碍物的反射信号。再配合时间范围、激光的扫描角度、GPS 位置和 INS 信息,经过数据处理后,这些信息配合x,y,z坐标,就会成为具有距离信息、空间位置信息等的三维立体信号,再基于软件算法组合起来,系统就可以得到线、面、体等各种相关参数,以此建立三维点云图,绘制出环境地图,就能变成汽车的“眼睛”。激光雷达是由激光发射单元和激光接收单元组成,发射单元的工作方式是向外发射激光束层,层数越多,精度也越高(如下图所示),不过这也意味着传感器尺寸越大。发射单元将激光发射出去后,当激光遇到障碍物会反射,从而被接收器接收,接收器根据每束激光发射和返回的时间,创建一组点云,高质量的激光雷达,每秒较多可以发出200多束激光。浙江远距离激光雷达主动抗串扰功能,使览沃 Mid - 360 在多雷达干扰下仍能正常运作。

脉冲同步(PPS),脉冲同步通过同步信号线实现数据同步。GPS同步(PPS+UTC),通过同步信号线和 UTC 时间(GPS 时间)实现数据同步。然后我们从 LiDAR 硬件得到一串数据包,需要过一次驱动才能将其解析成点云通用的格式,如 ROSMSG 或者 pcl 点云格式,以目前较普遍的旋转式激光雷达的数据为例,其数据为 10hz,即 LiDAR 在 0.1s 时间内转一圈,并将硬件得到的数据按照不同角度切成不同的 packet,以下便是一个 packet 数据包定义示意图。每一个 packet 包含了当前扇区所有点的数据,包含每个点的时间戳,每个点的 xyz 数据,每个点的发射强度,每个点来自的激光发射机的 id 等信息。
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。激光雷达的抗干扰能力强,保证了数据的准确性。

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°。探测距离可为 10cm,览沃 Mid - 360 小盲区优势实现精确感知。浙江远距离激光雷达
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。江西无人矿车激光雷达
激光雷达在ADAS应用:海内外持续发展,2025年全球市场规模有望达6.2亿美元。2020年10月,百度在北京全方面开放无人驾驶出租车服务,在13个城市部署总数测试车辆,并且与一汽红旗合作实现了中国首条L4级自动驾驶乘用车生产线建设,具备批量生产能力。根据Forst&Sullivan研究估计,2026年ADAS领域使用激光雷达产业规模有望达12.9亿美元。其中,中国、美国、其他地区分别为6.7/3.5/2.7亿美元。2030年ADAS领域使用激光雷达产业规模有望达64.9亿美元,其中中国、美国、其他地区分别为32.5/13.0/19.5亿美元。江西无人矿车激光雷达