激光雷达是实现更高级别自动驾驶(L3级别以上),以及更高安全性的良好途径,相比于毫米波雷达,激光雷达的分辨率更高、稳定性更好、三维数据也更可靠。什么是激光雷达?激光雷达(LiDAR)是光探测与测距(Light Detection and Ranging)技术的缩写。在工作过程中,激光束从光源发射并被场景中的物体反射回探测器,通过测量光束飞行时间(Time of Flight,简称ToF),可以推算出场景内物体的距离,并生成距离地图。所谓雷达,就是用电磁波探测目标的电子设备。激光雷达(LightDetectionAndRanging,简称"LiDAR"),顾名思义就是以激光来探测目标的雷达。我们知道波长与频率成反比,波长越长,衍射能力越强,传播的距离也就越长。安防监控运用激光雷达实时监测,及时发现入侵异常情况。浙江泰览Tele-15激光雷达厂商

不同类激光雷达的优缺点:机械旋转式激光雷达,机械旋转式Lidar的发射和接收模块存在宏观意义上的转动。在竖直方向上排布多组激光线束,发射模块以一定频率发射激光线,通过不断旋转发射头实现动态扫描。机械旋转Lidar分立的收发组件导致生产过程要人工光路对准,费时费力,可量产性差。目前有的机械旋转Lidar厂商在走芯片化的路线,将多线激光发射模组集成到一片芯片,提高生产效率和量产性,降低成本,减小旋转部件的大小和体积,使其更易过车规。优点:技术成熟;扫描速度快;可360度扫描。缺点:可量产性差:光路调试、装配复杂,生产效率低;价格贵:靠增加收发模块的数量实现高线束,元器件成本高,主机厂难以接受;难过车规:旋转部件体积/重量庞大,难以满足车规的严苛要求;造型不易于集成到车体。北京livox激光雷达设备激光雷达在工业自动化中用于实时监测生产线上的物体的位置。

回波模式,即周期采集点数,因为激光雷达在旋转扫描,因此水平方向上扫描的点数和激光雷达的扫描频率有一定的关系,扫描越快则点数会相对较少,扫描慢则点数相对较多。一般这个参数也被称为水平分辨率,比如激光雷达的水平分辨率为 0.2°,那么扫描的点数为 360°/0.2°=1800,也就是说水平方向会扫描1800次。次。同一轮发光测距的不同回波数据,比如同时包含较强回波和较晚回波。有效检测距离,激光雷达是一个收发异轴的光学系统(其实所有的机械雷达都是),也就是说,发射出去的激光光路,和返回的激光光路,并不重合。
现代雷达的波长一般是到米级别,例如火控雷达的波长是1-5厘米,汽车雷达的波长是1-10毫米。当波长进一步压缩(频率进一步提高),在红外线、可见光、紫外线区域即可激发出激光,用激光做探测源的雷达,称为激光雷达。1928年,德国的Landenburg(兰登伯格)在研究氛气色散现象实验间接证实了受激辐射的存在,也直接给出了受激辐射的发生条件是粒子数反转。1947年,Lamb(兰姆)和Reherford(雷瑟福)在氧原子光谱中发现了明显的受激辐射这是受激辐射头一次被实验验证,兰姆也因此在1955年获得了诺贝尔物理学奖。1950年,法国物理学家Kastler(卡斯特勒)提出了光学泵浦的方法。他也因为提出了这种利用光学于段研究微波谐振的方法而获诺贝尔奖。激光雷达的工作原理基于光的传播速度和反射原理,实现高精度测距。

LiDAR的结构。激光雷达主要包括激光发射、接收、扫描器、透镜天线和信号处理电路组成。激光发射部分主要有两种,一种是激光二极管,通常有硅和砷化镓两种基底材料,再有一种就是目前非常火热的垂直腔面发射(VCSEL)(比如 iPhone 上的 LiDAR),VCSEL 的优点是价格低廉,体积极小,功耗极低,缺点是有效距离比较短,需要多级放大才能达到车用的有效距离。激光雷达主要应用了激光测距的原理,而如何制造合适的结构使得传感器能向多个方向发射激光束,如何测量激光往返的时间,这便区分出了不同的激光雷达的结构。Mid - 360 升维感知,从 2D 到 3D,助力移动机器人高效建图定位。北京livox激光雷达设备
远探测 70 米 @80% 反射率,Mid - 360 无惧室外强光,性能稳定。浙江泰览Tele-15激光雷达厂商
目前激光雷达厂商主要使用波长为 905nm 和 1550nm 的激光发射器,波长为 1550nm 的光线不容易在人眼液体中传输,这意味着采用波长为 1550nm 激光的激光雷达的功率可以相当高,而不会造成视网膜损伤。更高的功率,意味着更远的探测距离,更长的波长,意味着更容易穿透粉尘雾霾。但受制于成本原因,生产波长为1550纳米的激光雷达,要求使用昂贵的砷化镓材料。厂商更多选择使用硅材料制造接近于可见光波长的 905nm 的激光雷达,并严格限制发射器的功率,避免造成眼睛的长久性损伤。浙江泰览Tele-15激光雷达厂商