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。激光雷达在智能交通信号灯控制中实现了车辆流量的精确感知。北京泰览Tele-15激光雷达

目前,由于MEMS上游供应链已经相对成熟,比如Luminar的MEMS半固态激光雷达已将制造成本降低到了500-1000美元,使规模量产成为了可能。国内方面,速腾聚创和广汽埃安、威马、极氪等11家车企建立了合作,同时其产品「RS-LiDAR-M1」已于2020年12月开始批量出货,成为全球头一款批量交付的车规级MEMS激光雷达。海外方面,Luminar在全球范围内已拥有50多位行业合作伙伴,其中包括沃尔沃、上汽飞凡汽车、小马智行等。半固态—转镜式激光雷达,转镜式激光雷达与MEMS激光雷达差异在于,前者的扫描镜是围绕着圆心旋转,后者则是围绕着某条直径上下振动。相比之下,转镜式激光雷达的功耗更低,散热难度更低,因而也更容易拥有比较高的可靠性。港口激光雷达参考价激光雷达在森林监测中用于评估森林资源和健康状况。

根据发生器的不同可以产生紫外线(10-400nm)到可见光(390-780nm)到红外线(760-1000000nm)波段内的不同激光,相应的用途也各不相同。激光是一种单一颜色、单一波长的光,激光雷达选用的激光波长一般不低于850nm,以避免可见光对人眼的伤害,而目前主流的激光雷达主要有905nm和1550nm两种波长。905nm探测距离受限,采用硅材质,成本较低;1550nm探测距离更远,采用昂贵的铟镓砷(InGaAs)材质,激光可被人眼吸收,故可做更远的探测光束。
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。在夜间和恶劣天气下,激光雷达能有效提升车辆的感知能力。

激光雷达能够准确输出障碍物的大小和距离,通过算法对点云数据的处理可以输出障碍物的3D框,如:3D行人检测、3D车辆检测等;亦可进行车道线检测、场景分割等任务。除了障碍物感知,激光雷达还可以用来制作高精度地图。地图采集过程中,激光雷达每隔一小段时间输出一帧点云数据,这些点云数据包含环境的准确三维信息,通过把这些点云数据做拼接,就可以得到该区域的高精度地图。在定位方面,智能车在行驶过程中利用当前激光雷达采集的点云数据帧和高精度地图做匹配,可以获取智能车的位置。轻巧的 Mid - 360 便于隐藏式布置,契合移动机器人设计需求。深圳连续波激光雷达市价
航空测绘依靠激光雷达获取数据,服务城市规划建设。北京泰览Tele-15激光雷达
RSoft 工具,能够支持对片上LiDAR器件进行复杂的布局设计。任何单一仿真工具都无法胜任如此复杂性质的设计问题。组合使用RSoft工具,如FullWAVE FDTD用于发射器,Multiphysics Utility用于T-O Phaser,BeamPROP BPM用于分束器,将会达成较佳布局设计。OptSim,用于设计和模拟光通信系统。光学相干断层扫描(OCT)和光探测和测距(LiDAR)应用中接收到的射频频谱,得到飞行时间(ToF)的分辨率及测量结果。OptoCompiler,用于光子集成电路。光子集成电路的应用领域也在持续扩展,从数据中心中的收发器和开关到更多样化的汽车,生物医学和传感器市场,如(固态)LiDAR,层析成像和自由空间传感器。总之,随着科技不断进步与发展,LiDAR已经成为多个领域不可或缺且无法替代的关键工具之一。其普遍应用将进一步推动各行各业向着更加智能化、高效率和精确度发展,并为人类社会带来更多福祉与便利。北京泰览Tele-15激光雷达