機(jī)械式激光雷達(dá),工作原理,發(fā)射和接收模塊被電機(jī)電動(dòng)進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)。在豎直方向上排布多組激光線束,發(fā)射模塊以一定頻率發(fā)射激光線,通過(guò)不斷旋轉(zhuǎn)發(fā)射頭實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描。優(yōu)劣勢(shì)分析,優(yōu)勢(shì):機(jī)械式激光雷達(dá)作為較早裝車的產(chǎn)品,技術(shù)已經(jīng)比較成熟,因?yàn)槠涫怯呻姍C(jī)控制旋轉(zhuǎn),所以可以長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,每次掃描的速度都是線性的。并且由于『站得高』,機(jī)械式激光雷達(dá)可以對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行精度夠高并且清晰穩(wěn)定的360度環(huán)境重構(gòu)。劣勢(shì):雖然技術(shù)成熟,但因?yàn)槠鋬?nèi)部的激光收發(fā)模組線束多,并且需要復(fù)雜的人工調(diào)整,制造周期長(zhǎng),所以成本并不低,并且可靠性差,導(dǎo)致可量產(chǎn)性不高。其次,機(jī)械式激光雷達(dá)體積過(guò)大,消費(fèi)者接受度不高。然后,它的壽命大約在1000h~3000h,而汽車廠商的要求是至少13000h,這也決定了其很難走向C端市場(chǎng)??脊虐l(fā)掘使用激光雷達(dá)掃描遺址,助力文物保護(hù)研究。陜西三維激光雷達(dá)
激光雷達(dá)的工作原理:對(duì)人畜無(wú)害的紅外光束Light Pluses發(fā)射、反射和接收來(lái)探測(cè)物體。能探測(cè)的對(duì)象:白天或黑夜下的特定物體與車之間的距離。甚至由于反射度的不同,車道線和路面也是可以區(qū)分開來(lái)的。哪些物體無(wú)法探測(cè):光束無(wú)法探測(cè)到被遮擋的物體。車用激光雷達(dá)工作原理就是蝙蝠測(cè)距用的回波時(shí)間(Time of Flight,縮寫為TOF)測(cè)量方法。分析目標(biāo)物體表面的反射能量大小、反射波譜的幅度、頻率和相位等信息,輸出點(diǎn)云,從而呈現(xiàn)出目標(biāo)物精確的三維結(jié)構(gòu)信息。陜西三維激光雷達(dá)激光雷達(dá)的高精度三維成像為地質(zhì)勘探提供了有力支持。
激光雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別自動(dòng)駕駛(L3級(jí)別以上),以及更高安全性的良好途徑,相比于毫米波雷達(dá),激光雷達(dá)的分辨率更高、穩(wěn)定性更好、三維數(shù)據(jù)也更可靠。什么是激光雷達(dá)?激光雷達(dá)(LiDAR)是光探測(cè)與測(cè)距(Light Detection and Ranging)技術(shù)的縮寫。在工作過(guò)程中,激光束從光源發(fā)射并被場(chǎng)景中的物體反射回探測(cè)器,通過(guò)測(cè)量光束飛行時(shí)間(Time of Flight,簡(jiǎn)稱ToF),可以推算出場(chǎng)景內(nèi)物體的距離,并生成距離地圖。所謂雷達(dá),就是用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。激光雷達(dá)(LightDetectionAndRanging,簡(jiǎn)稱"LiDAR"),顧名思義就是以激光來(lái)探測(cè)目標(biāo)的雷達(dá)。我們知道波長(zhǎng)與頻率成反比,波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射能力越強(qiáng),傳播的距離也就越長(zhǎng)。
激光雷達(dá)結(jié)構(gòu),激光雷達(dá)的關(guān)鍵部件按照信號(hào)處理的信號(hào)鏈包括控制硬件DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)、激光驅(qū)動(dòng)、激光發(fā)射發(fā)光二極管、發(fā)射光學(xué)鏡頭、接收光學(xué)鏡頭、APD(雪崩光學(xué)二極管)、TIA(可變跨導(dǎo)放大器)和探測(cè)器,如下圖所示。其中除了發(fā)射和接收光學(xué)鏡頭外,都是電子部件。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速演進(jìn),性能逐步提升的同時(shí)成本迅速降低。但是光學(xué)組件和旋轉(zhuǎn)機(jī)械則占具了激光雷達(dá)的大部分成本。激光雷達(dá)的種類,把激光雷達(dá)按照掃描方式來(lái)分類,目前有機(jī)械式激光雷達(dá)、半固態(tài)激光雷達(dá)和固態(tài)激光雷達(dá)三大類。其中機(jī)械式激光雷達(dá)較為常用,固態(tài)激光雷達(dá)為未來(lái)業(yè)界大力發(fā)展方向,半固態(tài)激光雷達(dá)是機(jī)械式和純固態(tài)式的折中方案,屬于目前階段量產(chǎn)裝車的主力軍。激光雷達(dá)在地質(zhì)勘探中實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下礦藏的精確定位。
MEMS陣鏡激光雷達(dá)優(yōu)點(diǎn):MEMS微振鏡擺脫了笨重的馬達(dá)、多發(fā)射/接收模組等機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置,毫米級(jí)尺寸的微振鏡較大程度上減少了激光雷達(dá)的尺寸,提高了穩(wěn)定性;MEMS微振鏡可減少激光發(fā)射器和探測(cè)器數(shù)量,極大地降低成本。缺點(diǎn):有限的光學(xué)口徑和掃描角度限制了Lidar的測(cè)距能力和FOV,大視場(chǎng)角需要多子視場(chǎng)拼接,這對(duì)點(diǎn)云拼接算法和點(diǎn)云穩(wěn)定度要求都較高;抗沖擊可靠性存疑;振鏡尺寸問(wèn)題:遠(yuǎn)距離探測(cè)需要較大的振鏡,不但價(jià)格貴,對(duì)快軸/慢軸負(fù)擔(dān)大,材質(zhì)的耐久疲勞度存在風(fēng)險(xiǎn),難以滿足車規(guī)的DV、PV的可靠性、穩(wěn)定性、沖擊、跌落測(cè)試要求;懸臂梁:硅基MEMS的懸臂梁結(jié)構(gòu)實(shí)際非常脆弱,快慢軸同時(shí)對(duì)微振鏡進(jìn)行反向扭動(dòng),外界的振動(dòng)或沖擊極易直接致其斷裂。激光雷達(dá)的精密設(shè)計(jì)使其能在狹小空間內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量。河北激光雷達(dá)市價(jià)
激光雷達(dá)通過(guò)多角度掃描,獲取目標(biāo)的完整信息。陜西三維激光雷達(dá)
工作原理,相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射的是電磁波,OPA(Optical Phase Array的簡(jiǎn)稱,即光學(xué)相控陣)激光雷達(dá)發(fā)射的是光,而光和電磁波一樣也表現(xiàn)出波的特性,所以原理上是一樣的。波與波之間會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,通過(guò)控制相控陣?yán)走_(dá)平面陣列各個(gè)陣元的電流相位,利用相位差可以讓不同的位置的波源會(huì)產(chǎn)生干涉(類似的是兩圈水波相互疊加后,有的方向會(huì)相互抵消,有的會(huì)相互增強(qiáng)),從而指向特定的方向,往復(fù)控制便得以實(shí)現(xiàn)掃描效果。利用光的相干性質(zhì),通過(guò)人為控制相位差實(shí)現(xiàn)不同方向的光發(fā)射效果;我們知道光和電磁波一樣也表現(xiàn)出波的特性,因此同樣可以利用相位差控制干涉讓激光“轉(zhuǎn)向”特定的角度,往復(fù)控制實(shí)現(xiàn)掃描效果。陜西三維激光雷達(dá)
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