激光雷达的分类,激光雷达行业具有较高的技术水准与技术壁垒,并同时具有技术创新能力强与产品迭代速度快的特征。其技术发展方向与半导体行业契合度高,激光雷达系统中主要的激光器、探测器、控制及处理单元均能从半导体行业的发展中受益,收发单元阵列化以及主要模块芯片化是未来的发展趋势。激光雷达可分成一维(1D)激光雷达、二维(2D)扫描激光雷达和三维(3D)扫描激光雷达。1D激光雷达只能用于线性的测距;2D扫描激光雷达只能在平面上扫描,可用于平面面积与平面形状的测绘,如家庭用的扫地机器人;3D扫描激光雷达可进行3D空间扫描,用于户外建筑测绘,它是驾驶辅助和自助式自动驾驶应用的重要车载传感设备。3D激光雷达可进一步分成3D扇形扫描激光雷达和3D旋转式扫描激光雷达。激光雷达的精密设计使其能在狭小空间内准确测量。山东航道激光雷达

配准 registration,ICP 算法较早由 Chen and Medioni,and Besl and McKay 提出。其算法本质上是基于较小二乘法的较优配准方法。该算法重复进行选择对应关系点对,计算较优刚体变换这一过程,直到根据点对的欧氏距离定义的损失函数满足正确配准的收敛精度要求。ICP 是一个普遍使用的配准算法,主要目的就是找到旋转和平移参数,将两个不同坐标系下的点云,以其中一个点云坐标系为全局坐标系,另一个点云经过旋转和平移后两组点云重合部分完全重叠。山东航道激光雷达消防救援依靠激光雷达在浓烟中定位,引导灭火救援。

反射率,反射率是指物体反射的辐射能量占总辐射能量的百分比,比如说某物体的反射率是20%,表示物体接收的激光辐射中有20%被反射出去了。不同物体的反射率不同,这主要取决于物体本身的性质(表面状况),如果反射率太低,那么激光雷达收不到反射回来的激光,导致检测不到障碍物。激光雷达一般要求物体表面的反射率在10%以上,用激光雷达采集高精度地图的时候,如果车道线的反射率太低,生成的高精度地图的车道线会不太清晰。旋转扫描镜激光雷达,作为头一款量产的L3级别自动驾驶的乘用车——奥迪A8上搭载的激光雷达就是旋转扫描镜激光雷达。与机械旋转激光雷达不同的是,其激光发射模块和接收模块是不动的,只有扫描镜在做机械旋转。激光单元发出激光至旋转扫描镜(Mirror),被偏转向前发射(扫描角度145°),被物体反射的光经光学系统被左下方的探测器接收。优点:可车规,寿命长,可靠度高。缺点:扫描线数少,扫描角度不能到360度。
为了克服探测距离的限制,FLASH激光雷达的表示厂商Ibeo、LedderTech开始在激光收发模块进行创新。车规级激光雷达鼻祖Ibeo,则一步到位推出了单光子激光雷达,Ibeo称其为Focal Plane Array焦平面,实际也可归为FlASH激光雷达。2019年8月27日,长城汽车与德国激光雷达厂商Ibeo正式签署了激光雷达技术战略合作协议,三方合作的产品基础就是ibeonEXT Generic 4D Solid State LiDAR。从长远来看,FLASH激光雷达芯片化程度高,规模化量产后大概率能拉低成本,随着技术的发展,FLASH激光雷达有望成为主流的技术方案。在某些领域,激光雷达被用于侦察和目标识别。

对于激光的波长,目前主要使用使用波长为905nm和1550nm的激光发射器,波长为1550nm的光线不容易在人眼液体中传输。故1550nm可在保证安全的前提下较大程度上提高发射功率。大功率能得到更远的探测距离,长波长也能提高抗干扰能力。但是1550nm激光需使用InGaAs,目前量产困难。故当前更多使用Si材质量产905nm的LiDAR。通过限制功率和脉冲时间来保证安全性。技术原理,激光雷达探测的具体技术可以分为TOF飞行时间法与相干探测方法。其中ToF方法可以进一步区分为iToF和dToF方法;飞行时间(ToF)探测方法,通过直接计算发射及接收电磁波的时间差测量被测目标的距离;相干探测方法(如:FMCW),通过测量发射电磁波与返回电磁波的频率变化解调出被测目标的距离及速度。激光雷达通过发射激光束,精确测量目标距离,是自动驾驶的关键传感器。山东固态激光雷达
在安全监控领域,激光雷达能有效识别入侵者并触发警报。山东航道激光雷达
优劣势分析,优势:首先,该设计减少了激光发射和接收的线数以实现一帧之内更高的线数,也随之降低了对焦与标定的复杂度,因此生产效率得以大幅提升,并且相比于传统机械式激光雷达,棱镜式的成本有了大幅的下降。其次,只要扫描时间够久,就能得到精度极高的点云以及环境建模,分辨率几乎没有上限,且可达到近100%的视场覆盖率。劣势:棱镜式激光雷达FOV相对较小,且视场中心的扫描点非常密集,雷达的视场边缘扫描点比较稀疏,在雷达启动的短时间内会有分辨率过低的问题。对于高速移动的汽车来说,显然不存在长时间扫描的情况,不过可以通过增加激光线束和功率实现更高的精度和更远的探测距离,但机械结构也相对更加复杂,体积让前两者更难以控制,存在轴承或衬套的磨损等风险。山东航道激光雷达