激光雷達按照測距方法可以分為飛行時間(TimeofFlight,ToF)測距法、基于相干探測FMCW測距法、以及三角測距法等,其中ToF與FMCW能夠?qū)崿F(xiàn)室外陽光下較遠的測程(100~250m),是車載激光雷達的好選擇方案。ToF是目前市場車載中長距激光雷達的主流方案,未來隨著FMCW激光雷達整機和上游產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,ToF和FMCW激光雷達將在市場上并存。根據(jù)激光雷達按測距方法分類:ToF法:通過直接測量發(fā)射激光與回波信號的時間差,基于光在空氣中的傳播速度得到目標物的距離信息,具有響應(yīng)速度快、探測精度高的優(yōu)勢。FMCW法:將發(fā)射激光的光頻進行線性調(diào)制,通過回波信號與參考光進行相干拍頻得到頻率差,從而間接獲得飛行時間反推目標物距離。FMCW激光雷達具有可直接測量速度信息以及抗干擾(包括環(huán)境光和其他激光雷達)的優(yōu)勢。憑借主動抗串擾,Mid - 360 在室內(nèi)多雷達信號中穩(wěn)定工作。深圳軌旁入侵激光雷達制造
二維掃描振鏡激光雷達,這類激光雷達的主要元件是兩個掃描器——多邊形棱鏡和垂直掃描振鏡,分別負責(zé)水平和垂直方向上的掃描。特點是掃描速度快,精度高。比如:一個四面多邊形,只移動八條激光器光束(相當于傳統(tǒng)的8線激光雷達),以5000rpm速度掃描,垂直分辨率為2667條/秒,120度水平掃描,在10Hz非隔行掃描下,垂直分辨率達267線。優(yōu)點:轉(zhuǎn)速越高,掃描精度越高;可以控制掃描區(qū)域,提高關(guān)鍵區(qū)域的掃描密度;多邊形可提供超寬FOV,一般可做到水平120度。MEMSLidar一般不超過80度;通光孔徑大,信噪比和有效距離要遠高于MEMSLidar;價格低廉,MEMS振鏡貴的要上千美元,多邊形激光掃描已經(jīng)非常成熟,價格只要幾十美元;激光雷達間抗干擾性強缺點:與MEMS技術(shù)比,其缺點是功耗高,有電機轉(zhuǎn)動部件。物流車激光雷達制造商激光雷達的輕便設(shè)計使其便于攜帶和操作。
根據(jù)沙利文的統(tǒng)計及預(yù)測,受無人駕駛車隊規(guī)模擴張、激光雷達在高級輔助駕駛中滲透率增加、以及服務(wù)型機器人及智能交通建設(shè)等領(lǐng)域需求的推動,激光雷達整體市場預(yù)計將呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢,至2025年全球市場規(guī)模有望達131.1億美元。2022年全球激光雷達解決方案市場規(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年全球激光雷達解決方案市場規(guī)模將達到227億元,2024年將達到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。
激光雷達的優(yōu)劣勢分析,優(yōu)勢:轉(zhuǎn)鏡式激光雷達的激光發(fā)射和接收裝置是固定的,所以即使有【旋轉(zhuǎn)機構(gòu)】,也可以把產(chǎn)品體積做小,進而降低成本。并且旋轉(zhuǎn)機構(gòu)只有反射鏡,整體重量比較輕,電機軸承的負荷小,系統(tǒng)運行起來更穩(wěn)定,壽命更長,是符合車規(guī)量產(chǎn)的優(yōu)勢條件。劣勢:因為有【旋轉(zhuǎn)機構(gòu)】這樣的機械形式的存在,便不可避免地在長期運行之后,激光雷達的穩(wěn)定性、準確度會受到影響。其次,一維式的掃描線數(shù)少,掃描角度不能到360度。測繪領(lǐng)域中激光雷達快速采集地形數(shù)據(jù),繪制高精度地圖。
MEMS陣鏡激光雷達優(yōu)點:MEMS微振鏡擺脫了笨重的馬達、多發(fā)射/接收模組等機械運動裝置,毫米級尺寸的微振鏡較大程度上減少了激光雷達的尺寸,提高了穩(wěn)定性;MEMS微振鏡可減少激光發(fā)射器和探測器數(shù)量,極大地降低成本。缺點:有限的光學(xué)口徑和掃描角度限制了Lidar的測距能力和FOV,大視場角需要多子視場拼接,這對點云拼接算法和點云穩(wěn)定度要求都較高;抗沖擊可靠性存疑;振鏡尺寸問題:遠距離探測需要較大的振鏡,不但價格貴,對快軸/慢軸負擔(dān)大,材質(zhì)的耐久疲勞度存在風(fēng)險,難以滿足車規(guī)的DV、PV的可靠性、穩(wěn)定性、沖擊、跌落測試要求;懸臂梁:硅基MEMS的懸臂梁結(jié)構(gòu)實際非常脆弱,快慢軸同時對微振鏡進行反向扭動,外界的振動或沖擊極易直接致其斷裂。激光雷達用于林業(yè)監(jiān)測樹木參數(shù),為森林資源評估提供助力。福建連續(xù)波激光雷達
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要知道光速是每秒30萬公里。要區(qū)分目標厘米級別的精確距離,那對傳輸時間測量分辨率必須做到1納秒。要如此精確的測量時間,因此對應(yīng)的測量系統(tǒng)的成本就很難降到很低,需要使用巧妙的方法降低測量難度。首先,我們需要明確,激光雷達并不是單獨運作的,一般是由激光發(fā)射器、接收器和慣性定位導(dǎo)航三個主要模塊組成。當激光雷達工作的時候,會對外發(fā)射激光,在遇到物體后,激光折射回來被CMOS傳感器接收,從而測得本體到障礙物的距離。從原理來看,只要需要知道光速、和從發(fā)射到CMOS感知的時間就可以測出障礙物的距離,再結(jié)合實時GPS、慣性導(dǎo)航信息與計算激光雷達發(fā)射出去角度,系統(tǒng)就可以得到前方物體的坐標方位和距離信息。深圳軌旁入侵激光雷達制造