激光雷达按照测距方法可以分为飞行时间(TimeofFlight,ToF)测距法、基于相干探测FMCW测距法、以及三角测距法等,其中ToF与FMCW能够实现室外阳光下较远的测程(100~250m),是车载激光雷达的好选择方案。ToF是目前市场车载中长距激光雷达的主流方案,未来随着FMCW激光雷达整机和上游产业链的成熟,ToF和FMCW激光雷达将在市场上并存。根据激光雷达按测距方法分类:ToF法:通过直接测量发射激光与回波信号的时间差,基于光在空气中的传播速度得到目标物的距离信息,具有响应速度快、探测精度高的优势。FMCW法:将发射激光的光频进行线性调制,通过回波信号与参考光进行相干拍频得到频率差,从而间接获得飞行时间反推目标物距离。FMCW激光雷达具有可直接测量速度信息以及抗干扰(包括环境光和其他激光雷达)的优势。考古发掘使用激光雷达扫描遗址,助力文物保护研究。补盲激光雷达

紧接着,一个激光雷达如果能在同一个空间内,按照设定好的角度发射多条激光,就能得到多条基于障碍物的反射信号。再配合时间范围、激光的扫描角度、GPS 位置和 INS 信息,经过数据处理后,这些信息配合x,y,z坐标,就会成为具有距离信息、空间位置信息等的三维立体信号,再基于软件算法组合起来,系统就可以得到线、面、体等各种相关参数,以此建立三维点云图,绘制出环境地图,就能变成汽车的“眼睛”。激光雷达是由激光发射单元和激光接收单元组成,发射单元的工作方式是向外发射激光束层,层数越多,精度也越高(如下图所示),不过这也意味着传感器尺寸越大。发射单元将激光发射出去后,当激光遇到障碍物会反射,从而被接收器接收,接收器根据每束激光发射和返回的时间,创建一组点云,高质量的激光雷达,每秒较多可以发出200多束激光。深圳雷达点云激光雷达览沃 Mid - 360 实现感知升维,助力移动机器人自主完成复杂环境建图。

早在上个世纪60年代,当人类制造出激光器后,科学家们根据激光的特性,较早提出的应用就是测距。在1967年7月,美国人进行了头一次载人登月飞行,就在月球上安装了一个发射装置用于测算地球和月球的距离。随后,正值冷战时期的人们,将激光应用在了制弹上。飞机发射激光照射目标,同时投掷激光制弹对准目标飞行,用激光随时修正自己的飞行路线,精确度非常高。20世纪70年代末,美国国家航空航天局(NASA)成功研制出一种具有扫描和高速数据记录能力的机载海洋激光雷达。用在大西洋和切萨皮克湾进行了水深的测定,并且绘制出水深小于10m的海底地貌。此后,机载激光雷达系统蕴含的巨大应用潜力开始受到关注,并很快被应用到陆地地形勘测研究当中。
相关缩写:dToF:direct Time-of-Flight直接测量光的飞行时间;iToF:indirect Time-of-Flight通过测量相位偏移来间接测量光的飞行时间;PLD:脉冲激光二极管,一种激光雷达发光元件;APD:雪崩光二极管,一种激光雷达感光元件;SPAD:Single Photon Avalanche Diode单光子雪崩二极管,一种激光雷达感光元件;SiPM:Silicon photomultiplier硅光电倍增管,一种激光雷达感光元件;CMOS:Compound metal Oxided Semiconductor 复合金属氧化物半导体,一种摄像头感光元件;CCD:Charge Coupled Device电荷耦合器件,一种摄像头感光元件;CIS:CMOS image sensor互补金属氧化物半导体图像传感器;OPA:Optical Phased Arrays 光学相控阵;FPA:Focal Plane Array焦平面阵列;WD:Wavelength Disperion波长色散;MEMS:Micro-Electro-Mechanical System 微机电系统。激光雷达的智能化处理提高了数据解析的自动化水平。

新思科技提供的多个光学和光子学工具,可用于支持LiDAR的系统级和元件级设计:CODE V 光学设计软件,用于在LiDAR系统中设计光学接收系统。光学设计应用:在 LiDAR系统中优化接收器上的圈入能量。使用CODE V优化LiDAR中的接收光学系统,LightTools 照明设计软件能模拟雨滴、雾霾等大气环境对光信号探测造成的影响,并能获取返回光程数据以解决飞行时间计算问题。用于 LiDAR 和激光光源的功能。使用LightTools模拟LiDAR光学系统,Photonic Solutions光子方案模拟工具,能够对LiDAR系统中的多个组件进行优化设计。电力巡检时激光雷达识别线路故障,提高巡检精度。深圳雷达点云激光雷达
矿山开采中激光雷达监测地形变化,预防潜在地质灾害。补盲激光雷达
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。补盲激光雷达