半固态—MEMS式激光雷达,MEMS全称Micro-Electro-Mechanical System(微机电系统),是将原本激光雷达的机械结构通过微电子技术集成到硅基芯片上。本质上而言MEMS激光雷达并没有做到完全取消机械结构,所以它是一种半固态激光雷达。工作原理,MEMS在硅基芯片上集成了体积十分精巧的微振镜,其主要结构是尺寸很小的悬臂梁——通过控制微小的镜面平动和扭转往复运动,将激光管反射到不同的角度完成扫描,而激光发生器本身固定不动。其次,MEMS的振动角度有限导致视场角比较小(小于120度),同时受限于MEMS微振镜的镜面尺寸,传统MEMS技术的有效探测距离只有50米,FOV角度只能达到30度,多用于近距离补盲或者前向探测。激光雷达在考古发掘中用于绘制遗址的三维模型。江西机器人激光雷达

目前,LiDAR已普遍应用于各个领域。在大气科学中,LiDAR被用于空气质量监测和污染物检测;在天文学领域,LiDAR技术可用于观察行星表面地貌特征以及太阳系内其他天体的形态结构;在工程建设方面,利用LiDAR技术可以快速获取地形数据、制作数字高程模型(DEM)以及生成精确的三维地图;而在汽车领域中,人们普遍认为LiDAR是一项关键的光学距离感知技术,在自动驾驶领域得到了普遍应用。几乎所有投入自动驾驶研发的厂商都将LiDAR视为一项关键技术,并且已经有一些低成本、小体积的LiDAR系统被应用于高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)。甘肃IGV激光雷达激光雷达在气象观测中用于监测大气流动和降水情况。

辅助驾驶,在目前的L2/L3级高级辅助驾驶中,激光雷达可覆盖前向视场(水平视场角覆盖60°到120°)以实现自动跟车或者高速自适应巡航等功能。通过发射信号和反射信号的对比,构建出点云图,从而实现诸如目标距离、方位、速度、姿态、形状等信息的探测和识别。除了传统的障碍物检测以外,激光雷达还可以应用于车道线检测。优点在于测距远、精度高,获取信息丰富,抗源干扰能力强。自动驾驶,未来,L4/L5级无人驾驶应用的实现,有赖于激光雷达提供的感知信息。激光雷达是一种可以扫描周围环境并生成三维图像的传感器。它可以被用于识别障碍物、构建地图和定位车辆等应用场景。该级别应用需要面对复杂多变的行驶环境,对激光雷达性能水平要求较高,在要求360°水平扫描范围的同时,对于低反射率物体的较远测距能力需要达到200m,且需要更高的线数以及更密的点云分辨率;同时为了减少噪点还需要激光雷达具有抵抗同环境中其他激光雷达干扰的能力。
原理,激光雷达( Light Detection and Ranging,LIDAR)是激光检测和测距系统的简称,通过对外发射激光脉冲来进行物体检测和测距。激光雷达采用飞行时间(Time of Flight,TOF)测距,发射器先发送一束激光,遇到障碍物后反射回来,由接收器接收,然后通过计算激光发送和接收的时间差,得到目标和自己的相对距离。如果采用多束激光并且360度旋转扫描,就可以得到整个环境的三维信息。激光雷达扫描出来的是一系列的点,因此激光雷达扫描出来的结果也叫“激光点云”。电力巡检时激光雷达识别线路故障,提高巡检精度。

激光雷达结构,激光雷达的关键部件按照信号处理的信号链包括控制硬件DSP(数字信号处理器)、激光驱动、激光发射发光二极管、发射光学镜头、接收光学镜头、APD(雪崩光学二极管)、TIA(可变跨导放大器)和探测器,如下图所示。其中除了发射和接收光学镜头外,都是电子部件。随着半导体技术的快速演进,性能逐步提升的同时成本迅速降低。但是光学组件和旋转机械则占具了激光雷达的大部分成本。激光雷达的种类,把激光雷达按照扫描方式来分类,目前有机械式激光雷达、半固态激光雷达和固态激光雷达三大类。其中机械式激光雷达较为常用,固态激光雷达为未来业界大力发展方向,半固态激光雷达是机械式和纯固态式的折中方案,属于目前阶段量产装车的主力军。激光雷达在地质勘探中实现了对地下矿藏的精确定位。工业激光雷达规格
考古发掘使用激光雷达扫描遗址,助力文物保护研究。江西机器人激光雷达
在三维模型重建方面,较初的研究集中于邻接关系和初始姿态均已知时的点云精配准、点云融合以及三维表面重建。在此,邻接关系用以指明哪些点云与给定的某幅点云之间具有一定的重叠区域,该关系通常通过记录每幅点云的扫描顺序得到。而初始姿态则依赖于转台标定、物体表面标记点或者人工选取对应点等方式实现。这类算法需要较多的人工干预,因而自动化程度不高。接着,研究人员转向点云邻接关系已知但初始姿态未知情况下的三维模型重建,常见方法有基于关键点匹配、基于线匹配、以及基于面匹配 等三类算法。江西机器人激光雷达
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