原理,激光雷達(dá)( Light Detection and Ranging,LIDAR)是激光檢測和測距系統(tǒng)的簡稱,通過對外發(fā)射激光脈沖來進(jìn)行物體檢測和測距。激光雷達(dá)采用飛行時(shí)間(Time of Flight,TOF)測距,發(fā)射器先發(fā)送一束激光,遇到障礙物后反射回來,由接收器接收,然后通過計(jì)算激光發(fā)送和接收的時(shí)間差,得到目標(biāo)和自己的相對距離。如果采用多束激光并且360度旋轉(zhuǎn)掃描,就可以得到整個環(huán)境的三維信息。激光雷達(dá)掃描出來的是一系列的點(diǎn),因此激光雷達(dá)掃描出來的結(jié)果也叫“激光點(diǎn)云”。雷達(dá)點(diǎn)云激光雷達(dá)通過精確測量和高分辨率的點(diǎn)云數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體形狀和位置的準(zhǔn)確描述。覽沃激光雷達(dá)設(shè)備
如今,LiDAR經(jīng)常用于創(chuàng)建所處空間的三維模型。自主導(dǎo)航是使用LiDAR系統(tǒng)生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的應(yīng)用之一。微型LiDAR系統(tǒng)甚至能夠嵌入在手機(jī)大小的設(shè)備中。LiDAR 在現(xiàn)實(shí)世界中如何發(fā)揮作用,自主導(dǎo)航中的態(tài)勢感知是LiDAR的一個較引人入勝的應(yīng)用。任何移動車輛的態(tài)勢感知系統(tǒng)都需要同樣了解其周圍的靜止和移動物體。例如,雷達(dá)技術(shù)長期以來用于探測飛機(jī)。對于地面車輛,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)LiDAR非常有用,因?yàn)樗軌虼_定物體的距離并且在方向性上非常精確。探測光束能夠在角度上精確定向并快速掃描,據(jù)此創(chuàng)建三維模型點(diǎn)云數(shù)據(jù)。因?yàn)檐囕v周圍的情況是高度動態(tài)的,所以快速掃描能力對這類應(yīng)用至關(guān)重要。遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)價(jià)格激光雷達(dá)的應(yīng)用在工業(yè)檢測、準(zhǔn)確農(nóng)業(yè)、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域也有著廣闊的前景和市場需求。
現(xiàn)代雷達(dá)的波長一般是到米級別,例如火控雷達(dá)的波長是1-5厘米,汽車?yán)走_(dá)的波長是1-10毫米。當(dāng)波長進(jìn)一步壓縮(頻率進(jìn)一步提高),在紅外線、可見光、紫外線區(qū)域即可激發(fā)出激光,用激光做探測源的雷達(dá),稱為激光雷達(dá)。1928年,德國的Landenburg(蘭登伯格)在研究氛氣色散現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)間接證實(shí)了受激輻射的存在,也直接給出了受激輻射的發(fā)生條件是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。1947年,Lamb(蘭姆)和Reherford(雷瑟福)在氧原子光譜中發(fā)現(xiàn)了明顯的受激輻射這是受激輻射頭一次被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,蘭姆也因此在1955年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。1950年,法國物理學(xué)家Kastler(卡斯特勒)提出了光學(xué)泵浦的方法。他也因?yàn)樘岢隽诉@種利用光學(xué)于段研究微波諧振的方法而獲諾貝爾獎。
激光雷達(dá)(Lidar)光束范圍很窄,所以需要更多的縱向光束,以覆蓋大的面積,所以線束決定著畫面大小,掃描再通過返回的時(shí)間測量距離,并精確、快速構(gòu)建模型,相比目前的其他雷達(dá)強(qiáng)太多,所以更適合自動駕駛系統(tǒng),但也同樣易受天氣影像,成本較高。轉(zhuǎn)鏡:轉(zhuǎn)鏡分為一維轉(zhuǎn)鏡和二維轉(zhuǎn)鏡。一維轉(zhuǎn)鏡通過旋轉(zhuǎn)的多面體反射鏡,將激光反射到不同的方向;二維轉(zhuǎn)鏡顧名思義內(nèi)部集成了兩個轉(zhuǎn)鏡,一個多邊棱鏡負(fù)責(zé)橫向旋轉(zhuǎn),一個負(fù)責(zé)縱向翻轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)一束激光包攬橫縱雙向掃描。轉(zhuǎn)鏡激光雷達(dá)體積小、成本低,與機(jī)械式激光雷達(dá)效果一致,但機(jī)械頻率也很高,在壽命上不夠理想。激光雷達(dá)在自動駕駛系統(tǒng)中扮演著眼睛的角色,可以快速準(zhǔn)確地獲取車輛周圍的物體信息,實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃。
回波模式,即周期采集點(diǎn)數(shù),因?yàn)榧す饫走_(dá)在旋轉(zhuǎn)掃描,因此水平方向上掃描的點(diǎn)數(shù)和激光雷達(dá)的掃描頻率有一定的關(guān)系,掃描越快則點(diǎn)數(shù)會相對較少,掃描慢則點(diǎn)數(shù)相對較多。一般這個參數(shù)也被稱為水平分辨率,比如激光雷達(dá)的水平分辨率為 0.2°,那么掃描的點(diǎn)數(shù)為 360°/0.2°=1800,也就是說水平方向會掃描1800次。次。同一輪發(fā)光測距的不同回波數(shù)據(jù),比如同時(shí)包含較強(qiáng)回波和較晚回波。有效檢測距離,激光雷達(dá)是一個收發(fā)異軸的光學(xué)系統(tǒng)(其實(shí)所有的機(jī)械雷達(dá)都是),也就是說,發(fā)射出去的激光光路,和返回的激光光路,并不重合。激光雷達(dá)的性能指標(biāo)包括測量范圍、角度分辨率、垂直精度等,不同的應(yīng)用場景對這些指標(biāo)有不同的要求。湖北激光雷達(dá)制造商
激光雷達(dá)作為現(xiàn)代感知技術(shù)的關(guān)鍵組成部分,與其他傳感器的融合將推動自動駕駛、機(jī)器人領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。覽沃激光雷達(dá)設(shè)備
根據(jù)沙利文的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測,受無人駕駛車隊(duì)規(guī)模擴(kuò)張、激光雷達(dá)在高級輔助駕駛中滲透率增加、以及服務(wù)型機(jī)器人及智能交通建設(shè)等領(lǐng)域需求的推動,激光雷達(dá)整體市場預(yù)計(jì)將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢,至2025年全球市場規(guī)模有望達(dá)131.1億美元。2022年全球激光雷達(dá)解決方案市場規(guī)模為120億元,近五年年均復(fù)合增長率為63%。根據(jù)預(yù)測,2023年全球激光雷達(dá)解決方案市場規(guī)模將達(dá)到227億元,2024年將達(dá)到512億元。LIDAR技術(shù)發(fā)展至今,已經(jīng)用在各個領(lǐng)域;主要應(yīng)用包括:立體制圖、采礦、林業(yè)、考古學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地震學(xué)、地形測量和回廊制圖等等。覽沃激光雷達(dá)設(shè)備