早在上个世纪60年代,当人类制造出激光器后,科学家们根据激光的特性,较早提出的应用就是测距。在1967年7月,美国人进行了头一次载人登月飞行,就在月球上安装了一个发射装置用于测算地球和月球的距离。随后,正值冷战时期的人们,将激光应用在了制弹上。飞机发射激光照射目标,同时投掷激光制弹对准目标飞行,用激光随时修正自己的飞行路线,精确度非常高。20世纪70年代末,美国国家航空航天局(NASA)成功研制出一种具有扫描和高速数据记录能力的机载海洋激光雷达。用在大西洋和切萨皮克湾进行了水深的测定,并且绘制出水深小于10m的海底地貌。此后,机载激光雷达系统蕴含的巨大应用潜力开始受到关注,并很快被应用到陆地地形勘测研究当中。Mid - 360 作为新选择,让移动机器人在更多场景精确感知环境。上海觅道Mid-70激光雷达价位

分类,激光雷达按结构不同大致可以分为:机械旋转激光雷达、混合半固态激光雷达和全固态激光雷达(Flash快闪和OPA相控阵,统称为非扫描式)。(一)机械旋转激光雷达,机械式激光雷达体积大、成本较高、装配难。它通过旋转实现横向360度的覆盖面,通过内部镜片实现垂直角度的覆盖面,同比有着更耐用稳定的特点,所以我们看到的自动驾驶路试车大多采用这种类型,雷达在车顶不停的在旋转完成横向扫描,靠增加激光束,实现纵向宽泛的扫描。(二)混合半固态激光雷达。按照扫描方式分为:转镜、硅基MEMS、振镜+转镜、旋转透射棱镜。天津国产激光雷达激光雷达的工作原理基于光的传播速度和反射原理,实现高精度测距。

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。
调频连续波FMCW激光雷达,以三角波调频连续波为例来介绍其测距/测速原理。蓝色为发射信号频率,红色为接收信号频率,发射的激光束被反复调制,信号频率不断变化。激光束击中障碍物被反射,反射会影响光的频率,当反射光返回到检测器,与发射时的频率相比,就能测量两种频率之间的差值,与距离成比例,从而计算出物体的位置信息。FMCW的反射光频率会根据前方移动物体的速度而改变,结合多普勒效应,即可计算出目标的速度。优点:每个像素都有多普勒信息,含速度信息;解决Lidar间串扰问题;不受环境光影响,探测灵敏度高;缺点:不能探测切向运动目标。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。

优劣势分析:优点:FLASH激光雷达较大的优势在于可以一次性实现全局成像来完成探测,且成像速度快。体积小,易安装,易融入车的整体外观设计。设计简洁,元件极少,成本低。信号处理电路简单,消耗运算资源少,整体成本低。刷新频率可高达3MHz,是传统摄像头的10万倍,实时性好,因此易过车规。缺点:不过FLASH激光单点面积比扫描型激光单点大,因此其功率密度较低,进而影响到探测精度和探测距离(低于50米)。要改善其性能,需要使用功率更大的激光器,或更先进的激光发射阵列,让发光单元按一定模式导通点亮,以取得扫描器的效果。激光雷达的功耗低,延长了设备的使用寿命。深圳轨旁入侵激光雷达价格
览沃 Mid - 360 探测距离可为 10cm,小盲区配合小巧体积,轻松实现无盲区覆盖。上海觅道Mid-70激光雷达价位
LiDAR的数据,三维点,对于旋转式激光雷达来说,得到的三维点便是一个很好的极坐标系下的多个点的观测,包含激光发射器的垂直俯仰角,发射器的水平旋转角度,根据激光回波时间计算得到的距离。但 LiDAR 通常会输出笛卡尔坐标系下的观测值,头一是因为 LiDAR 在极坐标系下测量效率高,也只是对于旋转式 LiDAR,目前阵列式 LiDAR 也有很多。第二笛卡尔坐标系更加直观,投影和旋转平移更加简洁,求解法向量,曲率,顶点等特征计算量小,点云的索引及搜索都更加高效。对于 MEMS 式激光雷达,由于一次采样周期为一个偏振镜旋转周期,10hz 下采样周期为 0.1 秒,但由于载体本身在进行高速移动时,我们需要对得到的数据进行消除运动畸变,来补偿采样周期内的运动。上海觅道Mid-70激光雷达价位