有几个原因:我们这里说的激光雷达,是指 TOF 激光雷达,TOF 测距,靠的是 TDC 电路提供计时,用光速乘以单向时间得到距离,但限于成本,TDC 一般由 FPGA 的进位链实现,本质上是对一个低频的晶振信号做差值,实现高频的计数。所以,测距的精度,强烈依赖于这个晶振的精度。而晶振随着时间的推移,存在累计误差;距离越远,接收信号越弱,雷达自身的寻峰算法越难以定位到较佳接收时刻,这也造成了精度的劣化;而由于激光雷达检测障碍物的有效距离和较小垂直分辨率有关系,也就是说角度分辨率越小,则检测的效果越好。如果两个激光光束之间的角度为 0.4°,那么当探测距离为 200m 的时候,两个激光光束之间的距离为200m*tan0.4°≈1.4m。也就是说在 200m 之后,只能检测到高于 1.4m 的障碍物了。如果需要知道障碍物的类型,那么需要采用的点数就需要更多,距离越远,激光雷达采样的点数就越少,可以很直接的知道,距离越远,点数越少,就越难以识别准确的障碍物类型。从 2D 升至 3D 感知,览沃 Mid - 360 提升移动机器人室内建图定位效率。广东三维激光雷达制造

这里就来分享一下激光雷达在实际应用中的那些小细节~工作原理:激光雷达是基于时间飞行(TOF)工作原理;激光雷达发射激光脉冲,并测量此脉冲经被测目标表面反射后返回的时间,然后换算成距离数据发射光和接受光时间差为t,c为光速,则雷达与目标的距离为雷达通过一个反射镜对测距激光脉冲进行反射。当反射镜被电机带动旋转时,从而形成一个与旋转轴垂直的扫描平面。雷达定时发出脉冲光,同时电机带动发射镜旋转,这样就可以构成二维点云数据。深圳连续波激光雷达市价园区巡逻借助激光雷达协助车辆,自主巡查维护秩序。

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。
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。凭借主动抗串扰,Mid - 360 在室内多雷达信号中稳定工作。

在三维模型重建方面,较初的研究集中于邻接关系和初始姿态均已知时的点云精配准、点云融合以及三维表面重建。在此,邻接关系用以指明哪些点云与给定的某幅点云之间具有一定的重叠区域,该关系通常通过记录每幅点云的扫描顺序得到。而初始姿态则依赖于转台标定、物体表面标记点或者人工选取对应点等方式实现。这类算法需要较多的人工干预,因而自动化程度不高。接着,研究人员转向点云邻接关系已知但初始姿态未知情况下的三维模型重建,常见方法有基于关键点匹配、基于线匹配、以及基于面匹配 等三类算法。在航海领域,激光雷达为船舶提供了安全导航保障。湖北非重复扫描激光雷达
隧道施工借助激光雷达监测变形,保障工程施工安全。广东三维激光雷达制造
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。广东三维激光雷达制造