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激光雷達(dá)的最大優(yōu)勢(shì)，四大系統(tǒng)，八個(gè)指標(biāo)

發(fā)布時(shí)間：

2021-07-29

　　激光雷達(dá)的最大優(yōu)勢(shì)：三維點(diǎn)云建模

　　激光雷達(dá)(英文Lidar)，英文全稱為L(zhǎng)aser Detecting and Ranging，即激光探測(cè)和測(cè)距。

　　與雷達(dá)工作原理類似，激光雷達(dá)通過(guò)發(fā)射和接收激光束。

　　通過(guò)測(cè)量激光信號(hào)的時(shí)間差和相位差來(lái)確定距離，通過(guò)水平旋轉(zhuǎn)掃描來(lái)測(cè)角度，并根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)建立二維的極坐標(biāo)系，再通過(guò)獲取不同俯仰角度信號(hào)獲得三維中的高度信息。

　　高頻激光可在一秒內(nèi)獲取大量(約150萬(wàn)個(gè))的位置點(diǎn)信息(稱為點(diǎn)云)，并根據(jù)這些信息進(jìn)行三維建模。

　　除了獲得位置信息外，激光信號(hào)的反射率可以區(qū)分目標(biāo)物質(zhì)的不同材質(zhì)。激光雷達(dá)的維度(線束)越多，測(cè)量精度越高。

　　由于激光頻率高，波長(zhǎng)短，所以可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率。

　　距離和速度分辨率高，意味著可以利用多譜勒成像技術(shù)，創(chuàng)建出目標(biāo)清晰的3D圖像，這就是激光雷達(dá)最大的優(yōu)勢(shì)。

　　在激光問(wèn)世的第二年(1961年)，就有人提出了激光雷達(dá)的設(shè)想，在1971年阿波羅15號(hào)任務(wù)中，美國(guó)宇航員使用激光高度計(jì)來(lái)繪制月球表面，讓人們認(rèn)識(shí)到激光雷達(dá)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，得到了廣泛的關(guān)注。

　　世界第一款汽車用激光雷達(dá)是美國(guó)Velodyne公司生產(chǎn)的64線激光雷達(dá)，首次亮相于2005年無(wú)人駕駛挑戰(zhàn)賽。

　　四大系統(tǒng)，八個(gè)指標(biāo)：

　　激光雷達(dá) = 激光發(fā)射+激光接收+信息處理+掃描系統(tǒng)

　　下圖所示為激光雷達(dá)系統(tǒng)組成：

　　激光發(fā)射系統(tǒng)：激勵(lì)源周期性地驅(qū)動(dòng)激光器，發(fā)射激光脈沖，激光調(diào)制器通過(guò)光束控制器控制發(fā)射激光的方向和線數(shù)，最后通過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，將激光發(fā)射至目標(biāo)物體;

　　激光接收系統(tǒng)：經(jīng)接收光學(xué)系統(tǒng)，光電探測(cè)器接受目標(biāo)物體反射回來(lái)的激光，產(chǎn)生接收信號(hào);

　　信息處理系統(tǒng)：接收信號(hào)經(jīng)過(guò)放大處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)由信息處理模塊計(jì)算，獲取目標(biāo)表面形態(tài)、物理屬性等特性，最終建立物體模型。

　　掃描系統(tǒng)，以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所在平面的掃描，并產(chǎn)生實(shí)時(shí)的平面圖信息。

　　一般用以下八個(gè)技術(shù)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)激光雷達(dá)：

　　最大輻射功率：決定是否需要防護(hù)

　　水平視場(chǎng)：是否360度全視角旋轉(zhuǎn)

　　垂直視場(chǎng)：俯仰角角度(30度/15度)

　　光源波長(zhǎng)：光學(xué)參數(shù)(納米級(jí)別)

　　測(cè)量距離：是否滿足長(zhǎng)距離探測(cè)(200米)

　　測(cè)量時(shí)間和幀頻率：激光返回一圈的時(shí)間

　　縱向和水平分辨率：對(duì)算法影響大，精度越高越貴

　　測(cè)距精度：厘米級(jí)