分類,激光雷達按結(jié)構(gòu)不同大致可以分為:機械旋轉(zhuǎn)激光雷達、混合半固態(tài)激光雷達和全固態(tài)激光雷達(Flash快閃和OPA相控陣,統(tǒng)稱為非掃描式)。(一)機械旋轉(zhuǎn)激光雷達,機械式激光雷達體積大、成本較高、裝配難。它通過旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)橫向360度的覆蓋面,通過內(nèi)部鏡片實現(xiàn)垂直角度的覆蓋面,同比有著更耐用穩(wěn)定的特點,所以我們看到的自動駕駛路試車大多采用這種類型,雷達在車頂不停的在旋轉(zhuǎn)完成橫向掃描,靠增加激光束,實現(xiàn)縱向?qū)挿旱膾呙?。(二)混合半固態(tài)激光雷達。按照掃描方式分為:轉(zhuǎn)鏡、硅基MEMS、振鏡+轉(zhuǎn)鏡、旋轉(zhuǎn)透射棱鏡。激光雷達在智能機器人導航中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。北京車載激光雷達制造
泛光面陣式(FLASH),泛光面陣式是目前全固態(tài)激光雷達中較主流的技術(shù),其原理也就是快閃,它不像 MEMS 或 OPA 的方案會去進行掃描,而是短時間直接發(fā)射出一大片覆蓋探測區(qū)域的激光,再以高度靈敏的接收器,來完成對環(huán)境周圍圖像的繪制。我們以目前較為成熟的車載 MEMS 式激光雷達為例,講解其關(guān)鍵的硬件參數(shù)。這主要是因為激光發(fā)射器和接收器不能做在一起導致的,此方案本身便存在小量的誤差?,F(xiàn)在很多方案,都是向著共軸努力。激光雷達的測距精度,隨著距離的變化而變化。無人駕駛激光雷達覽沃 Mid - 360 混合固態(tài)技術(shù)優(yōu)越,實現(xiàn) 360° 全向超大視場角感知。
在三維模型重建方面,較初的研究集中于鄰接關(guān)系和初始姿態(tài)均已知時的點云精配準、點云融合以及三維表面重建。在此,鄰接關(guān)系用以指明哪些點云與給定的某幅點云之間具有一定的重疊區(qū)域,該關(guān)系通常通過記錄每幅點云的掃描順序得到。而初始姿態(tài)則依賴于轉(zhuǎn)臺標定、物體表面標記點或者人工選取對應點等方式實現(xiàn)。這類算法需要較多的人工干預,因而自動化程度不高。接著,研究人員轉(zhuǎn)向點云鄰接關(guān)系已知但初始姿態(tài)未知情況下的三維模型重建,常見方法有基于關(guān)鍵點匹配、基于線匹配、以及基于面匹配 等三類算法。
輔助駕駛,在目前的L2/L3級高級輔助駕駛中,激光雷達可覆蓋前向視場(水平視場角覆蓋60°到120°)以實現(xiàn)自動跟車或者高速自適應巡航等功能。通過發(fā)射信號和反射信號的對比,構(gòu)建出點云圖,從而實現(xiàn)諸如目標距離、方位、速度、姿態(tài)、形狀等信息的探測和識別。除了傳統(tǒng)的障礙物檢測以外,激光雷達還可以應用于車道線檢測。優(yōu)點在于測距遠、精度高,獲取信息豐富,抗源干擾能力強。自動駕駛,未來,L4/L5級無人駕駛應用的實現(xiàn),有賴于激光雷達提供的感知信息。激光雷達是一種可以掃描周圍環(huán)境并生成三維圖像的傳感器。它可以被用于識別障礙物、構(gòu)建地圖和定位車輛等應用場景。該級別應用需要面對復雜多變的行駛環(huán)境,對激光雷達性能水平要求較高,在要求360°水平掃描范圍的同時,對于低反射率物體的較遠測距能力需要達到200m,且需要更高的線數(shù)以及更密的點云分辨率;同時為了減少噪點還需要激光雷達具有抵抗同環(huán)境中其他激光雷達干擾的能力。管道檢測使用激光雷達探查內(nèi)部,預防泄漏等事故。
LiDAR 技術(shù)的其它應用,LiDAR 的應用范圍普遍而多樣。在大氣科學中,LiDAR已被用于檢測多種大氣成分。已經(jīng)應用于表征大氣中的氣溶膠,研究高層大氣風,剖面云,幫助收集天氣數(shù)據(jù),以及其它許多應用場合。在天文學中,LiDAR已被用于測量距離,包括遠距離物體(例如月球)和近距離物體。實際上,LiDAR是將地月距離測量的精度提高到毫米級的關(guān)鍵設(shè)備。LiDAR還在天文學應用中用于建立導星。在考古學中,LiDAR已被用于繪制茂密森林樹冠下的古代交通系統(tǒng)地圖??脊虐l(fā)掘使用激光雷達掃描遺址,助力文物保護研究。重慶補盲激光雷達
通過分析激光雷達數(shù)據(jù),研究人員能夠精確評估環(huán)境變化。北京車載激光雷達制造
激光雷達能夠準確輸出障礙物的大小和距離,通過算法對點云數(shù)據(jù)的處理可以輸出障礙物的3D框,如:3D行人檢測、3D車輛檢測等;亦可進行車道線檢測、場景分割等任務。除了障礙物感知,激光雷達還可以用來制作高精度地圖。地圖采集過程中,激光雷達每隔一小段時間輸出一幀點云數(shù)據(jù),這些點云數(shù)據(jù)包含環(huán)境的準確三維信息,通過把這些點云數(shù)據(jù)做拼接,就可以得到該區(qū)域的高精度地圖。在定位方面,智能車在行駛過程中利用當前激光雷達采集的點云數(shù)據(jù)幀和高精度地圖做匹配,可以獲取智能車的位置。北京車載激光雷達制造