机械式激光雷达,工作原理,发射和接收模块被电机电动进行360度旋转。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。优劣势分析,优势:机械式激光雷达作为较早装车的产品,技术已经比较成熟,因为其是由电机控制旋转,所以可以长时间内保持转速稳定,每次扫描的速度都是线性的。并且由于『站得高』,机械式激光雷达可以对周围环境进行精度够高并且清晰稳定的360度环境重构。劣势:虽然技术成熟,但因为其内部的激光收发模组线束多,并且需要复杂的人工调整,制造周期长,所以成本并不低,并且可靠性差,导致可量产性不高。其次,机械式激光雷达体积过大,消费者接受度不高。然后,它的寿命大约在1000h~3000h,而汽车厂商的要求是至少13000h,这也决定了其很难走向C端市场。激光雷达在地质勘探中实现了对地下矿藏的精确定位。山东物流车激光雷达

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。雷达点云激光雷达参考价激光雷达的分辨率高,能够捕捉到细微的目标特征。

相比于半固态式和固态式激光雷达,机械旋转式激光雷达的优势在于可以对周围环境进行360°的水平视场扫描,而半固态式和固态式激光雷达往往较高只能做到120°的水平视场扫描,且在视场范围内测距能力的均匀性差于机械旋转式激光雷达。由于无人驾驶汽车运行环境复杂,需要对周围360°的环境具有同等的感知能力,而机械旋转式激光雷达兼具360°水平视场角和测距能力远的优势,目前主流无人驾驶项目纷纷采用了机械旋转式激光雷达作为主要的感知传感器。
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。激光雷达在工业自动化中用于实时监测生产线上的物体的位置。

探测距离,激光雷达标称的较远探测距离一般为150-200m,实际上距离过远的时候,采样的点数会明显变少,测量距离和激光雷达的分辨率有着很大的关系。以激光雷达的垂直分辨率为0.4°较远探测距离为200m举例,在经过200m后激光光束2个点之间的距离为,也就是说只能检测到高于1.4m的障碍物。如下图10所示。如果要分辨具体的障碍物类型,那么需要采样点的数量更多,因此激光雷达有效的探测距离可能只有60-70m。增加激光雷达的探测距离有2种方法,一是增加物体的反射率,二是增加激光的功率。物体的反射率是固定的,无法改变,那么就只能增加激光的功率了。但是增加激光的功率会损伤人眼,只能想办法增加激光的波长,以避开人眼可见光的范围,这样可以适当增大激光的功率。探测距离是制约激光雷达的另一个障碍,汽车在高速行驶的过程中越早发现障碍物,就越能预留越多的反应时间,从而避免交通事故。激光雷达的设计优化提高了其在复杂环境中的可靠性。福建测距激光雷达
景区导览借助激光雷达辅助车辆,为游客提供精确指引。山东物流车激光雷达
半固态-棱镜式激光雷达,无人机厂商大疆孵化览沃科技(Livox)入局激光雷达,便是采用的棱镜式扫描方案,大疆利用其在无人机领域积累的电机精确调控技术及自动化产线,有信心克服棱镜轴承或衬套寿命的难题,也为其激光雷达技术构筑护城河。工作原理,棱镜式激光雷达也称为双楔形棱镜式激光雷达,内部包括两个楔形棱镜,激光在通过头一个楔形棱镜后发生一次偏转,通过第二个楔形棱镜后再一次发生偏转。控制两面棱镜的相对转速便可以控制激光束的扫描形态。与前面提到的扫描形式不同,棱镜激光雷达累积的扫描图案形状状若菊花,而并非一行一列的点云状态。这样的好处是只要相对速度控制得当,在同一位置长时间扫描几乎可以覆盖整个区域。山东物流车激光雷达