調(diào)頻連續(xù)波FMCW激光雷達(dá),以三角波調(diào)頻連續(xù)波為例來(lái)介紹其測(cè)距/測(cè)速原理。藍(lán)色為發(fā)射信號(hào)頻率,紅色為接收信號(hào)頻率,發(fā)射的激光束被反復(fù)調(diào)制,信號(hào)頻率不斷變化。激光束擊中障礙物被反射,反射會(huì)影響光的頻率,當(dāng)反射光返回到檢測(cè)器,與發(fā)射時(shí)的頻率相比,就能測(cè)量?jī)煞N頻率之間的差值,與距離成比例,從而計(jì)算出物體的位置信息。FMCW的反射光頻率會(huì)根據(jù)前方移動(dòng)物體的速度而改變,結(jié)合多普勒效應(yīng),即可計(jì)算出目標(biāo)的速度。優(yōu)點(diǎn):每個(gè)像素都有多普勒信息,含速度信息;解決Lidar間串?dāng)_問(wèn)題;不受環(huán)境光影響,探測(cè)靈敏度高;缺點(diǎn):不能探測(cè)切向運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。360°x59° 超廣 FOV,Mid - 360 助力移動(dòng)機(jī)器人感知復(fù)雜 3D 環(huán)境。站臺(tái)入侵激光雷達(dá)行價(jià)
反射率,反射率是指物體反射的輻射能量占總輻射能量的百分比,比如說(shuō)某物體的反射率是20%,表示物體接收的激光輻射中有20%被反射出去了。不同物體的反射率不同,這主要取決于物體本身的性質(zhì)(表面狀況),如果反射率太低,那么激光雷達(dá)收不到反射回來(lái)的激光,導(dǎo)致檢測(cè)不到障礙物。激光雷達(dá)一般要求物體表面的反射率在10%以上,用激光雷達(dá)采集高精度地圖的時(shí)候,如果車道線的反射率太低,生成的高精度地圖的車道線會(huì)不太清晰。旋轉(zhuǎn)掃描鏡激光雷達(dá),作為頭一款量產(chǎn)的L3級(jí)別自動(dòng)駕駛的乘用車——奧迪A8上搭載的激光雷達(dá)就是旋轉(zhuǎn)掃描鏡激光雷達(dá)。與機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)不同的是,其激光發(fā)射模塊和接收模塊是不動(dòng)的,只有掃描鏡在做機(jī)械旋轉(zhuǎn)。激光單元發(fā)出激光至旋轉(zhuǎn)掃描鏡(Mirror),被偏轉(zhuǎn)向前發(fā)射(掃描角度145°),被物體反射的光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)被左下方的探測(cè)器接收。優(yōu)點(diǎn):可車規(guī),壽命長(zhǎng),可靠度高。缺點(diǎn):掃描線數(shù)少,掃描角度不能到360度。山西測(cè)繪激光雷達(dá)探測(cè)距離 70 米 @80% 反射率,覽沃 Mid - 360 抗室外強(qiáng)光性能佳。
這類形體對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的表達(dá)能力有限,絕大部分目標(biāo)難以用這些形體或其組合來(lái)近似。后續(xù)研究主要集中于三維自由形態(tài)目標(biāo)的識(shí)別,所謂自由形態(tài)目標(biāo),即表面除了頂點(diǎn)、邊緣以及尖拐處之外處處都有良好定義的連續(xù)法向量的目標(biāo)(如飛行器、汽車、輪船、建筑物、雕塑、地表等)。由于現(xiàn)實(shí)世界中的大部分物體均可認(rèn)為是自由形態(tài)目標(biāo),因此三維自由形態(tài)目標(biāo)識(shí)別算法的研究較大程度上擴(kuò)展了識(shí)別系統(tǒng)的適用范圍。在過(guò)去二十余年間,三維目標(biāo)識(shí)別任務(wù)針對(duì)的數(shù)據(jù)量不斷增加,識(shí)別難度不斷上升,而識(shí)別率亦不斷提高。
光學(xué)相控陣激光雷達(dá)(OPA),很多特殊的Lidar使用OPA(OpticalPhasedArray)光學(xué)相控陣技術(shù)。OPA運(yùn)用相干原理,采用多個(gè)光源組成陣列,通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中每個(gè)發(fā)射單元的相位差,來(lái)控制輸出的激光束的方向。OPA激光雷達(dá)完全是由電信號(hào)控制掃描方向,能夠動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)掃描角度范圍,對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行全局掃描或者某一區(qū)域的局部精細(xì)化掃描,一個(gè)激光雷達(dá)就可能覆蓋近/中/遠(yuǎn)距離的目標(biāo)探測(cè)。優(yōu)點(diǎn):純固態(tài)Lidar,體積小,易于車規(guī);掃描速度快(一般可達(dá)到MHz量級(jí)以上);精度高(可以做到μrad量級(jí)以上);可控性好(可以在感興趣的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行高密度掃描),缺點(diǎn):易形成旁瓣,影響光束作用距離和角分辨率,使激光能量被分散;加工難度高:光學(xué)相控陣要求陣列單元尺寸必須不大于半個(gè)波長(zhǎng);探測(cè)距離很難做到很遠(yuǎn)。在智能物流中引導(dǎo) AGV 小車,提升貨物搬運(yùn)倉(cāng)儲(chǔ)效率。
楔形棱鏡旋轉(zhuǎn)雷達(dá),收發(fā)模塊的PLD(PulsedLaserDiode)發(fā)射出激光,通過(guò)反射鏡和凸透鏡變成平行光,掃描模塊的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的棱鏡改變光路,使激光從某個(gè)角度發(fā)射出去。激光打到物體上,反射后從原光路回來(lái),被APD接收。與MEMSLidar相比,它可以做到很大的通光孔徑,距離也會(huì)測(cè)得較遠(yuǎn)。與機(jī)械旋轉(zhuǎn)Lidar相比,它極大地減少了激光發(fā)射和接收的線數(shù),降低了對(duì)焦與標(biāo)定的復(fù)雜度,大幅提升生產(chǎn)效率,降低成本。優(yōu)點(diǎn):非重復(fù)掃描,解決了機(jī)械式激光雷達(dá)的線式掃描導(dǎo)致漏檢物體的問(wèn)題;可實(shí)現(xiàn)隨著掃描時(shí)間增加,達(dá)到近100%的視場(chǎng)覆蓋率;沒有電子元器件的旋轉(zhuǎn)磨損,可靠性更高,符合車規(guī)。缺點(diǎn):?jiǎn)蝹€(gè)雷達(dá)的FOV較小,視場(chǎng)覆蓋率取決于積分時(shí)間;獨(dú)特的掃描方式使其點(diǎn)云的分布不同于傳統(tǒng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)Lidar,需要算法適配。覽沃 Mid - 360 從 2D 到 3D 感知升級(jí),提升移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)維效率。廣西軌旁入侵激光雷達(dá)
激光雷達(dá)在機(jī)器人避障中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。站臺(tái)入侵激光雷達(dá)行價(jià)
MEMS:MEMS激光雷達(dá)通過(guò)“振動(dòng)”調(diào)整激光反射角度,實(shí)現(xiàn)掃描,激光發(fā)射器固定不動(dòng),但很考驗(yàn)接收器的能力,而且壽命同樣是行業(yè)內(nèi)的重大挑戰(zhàn)。支撐振鏡的懸臂梁角度有限,覆蓋面很小,所以需要多個(gè)雷達(dá)進(jìn)行共同拼接才能實(shí)現(xiàn)大視角覆蓋,這就會(huì)在每個(gè)激光雷達(dá)掃描的邊緣出現(xiàn)不均勻的畸變與重疊,不利于算法處理。另外,懸臂梁很細(xì),機(jī)械壽命也有待進(jìn)一步提升。振鏡+轉(zhuǎn)鏡:在轉(zhuǎn)鏡的基礎(chǔ)上加入振鏡,轉(zhuǎn)鏡負(fù)責(zé)橫向,振鏡負(fù)責(zé)縱向,滿足更寬泛的掃射角度,頻率更高價(jià)格相比前兩者更貴,但同樣面臨壽命問(wèn)題。站臺(tái)入侵激光雷達(dá)行價(jià)