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。激光雷达在环境监测中用于监测大气污染物的浓度。广西无人矿车激光雷达

激光的诞生,光子入射到物质中,以刺激电子从较高能级过渡到较低能级,并发射光子。当原子处于某种激发态时,有能量合适的光子从该原子附近通过,该原子就会释放出一个具有同样电势能的光子,从而跃迁到低能级状态。入射光子和发射光子具有相同的波长和相位,该波长对应于两个能级之间的能量差。一个光子刺激一个原子发射另一个光子,因此产生两个相同的光子,1917年,爱因斯坦在量子理论的基础上提出了一个崭新的概念一一受激辐射:即在物质与辐射场的相互作用中,构成物质的原子或分子可以在光子的激励下产生光子。浙江觅道Mid-70激光雷达正规突破传统,览沃 Mid - 360 为移动机器人提供全新环境感知选择。

LiDAR的数据,三维点,对于旋转式激光雷达来说,得到的三维点便是一个很好的极坐标系下的多个点的观测,包含激光发射器的垂直俯仰角,发射器的水平旋转角度,根据激光回波时间计算得到的距离。但 LiDAR 通常会输出笛卡尔坐标系下的观测值,头一是因为 LiDAR 在极坐标系下测量效率高,也只是对于旋转式 LiDAR,目前阵列式 LiDAR 也有很多。第二笛卡尔坐标系更加直观,投影和旋转平移更加简洁,求解法向量,曲率,顶点等特征计算量小,点云的索引及搜索都更加高效。对于 MEMS 式激光雷达,由于一次采样周期为一个偏振镜旋转周期,10hz 下采样周期为 0.1 秒,但由于载体本身在进行高速移动时,我们需要对得到的数据进行消除运动畸变,来补偿采样周期内的运动。
激光雷达(Lidar)光束范围很窄,所以需要更多的纵向光束,以覆盖大的面积,所以线束决定着画面大小,扫描再通过返回的时间测量距离,并精确、快速构建模型,相比目前的其他雷达强太多,所以更适合自动驾驶系统,但也同样易受天气影像,成本较高。转镜:转镜分为一维转镜和二维转镜。一维转镜通过旋转的多面体反射镜,将激光反射到不同的方向;二维转镜顾名思义内部集成了两个转镜,一个多边棱镜负责横向旋转,一个负责纵向翻转,实现一束激光包揽横纵双向扫描。转镜激光雷达体积小、成本低,与机械式激光雷达效果一致,但机械频率也很高,在寿命上不够理想。Mid - 360 小巧体积,安装布置灵活,满足移动机器人多样安装需求。

LiDAR还能够用于确定测量目标的速度。这可以通过多普勒方法或快速连续测距来实现。例如,可以使用LiDAR系统测量风速和车速。另外,LiDAR系统能够用于建立动态场景的三维模型,这是自动驾驶中会遇到的情形。这可以通过多种方式来实现,通常使用的是扫描的方式。LiDAR 技术中的挑战,在可实现的LiDAR系统中存在一些众所周知的挑战。这些挑战根据LiDAR系统的类型有所不同。以下是一些示例:隔离和抑制发射光束的信号——探测光束的辐射亮度通常远大于回波光束。必须注意确保探测光束不会被系统自身反射或散射回接收器,否则探测器将会因为饱和而无法探测外部目标。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。广西无人矿车激光雷达
具备主动抗串扰能力,Mid - 360 在复杂室内雷达环境互不干扰。广西无人矿车激光雷达
脉冲同步(PPS),脉冲同步通过同步信号线实现数据同步。GPS同步(PPS+UTC),通过同步信号线和 UTC 时间(GPS 时间)实现数据同步。然后我们从 LiDAR 硬件得到一串数据包,需要过一次驱动才能将其解析成点云通用的格式,如 ROSMSG 或者 pcl 点云格式,以目前较普遍的旋转式激光雷达的数据为例,其数据为 10hz,即 LiDAR 在 0.1s 时间内转一圈,并将硬件得到的数据按照不同角度切成不同的 packet,以下便是一个 packet 数据包定义示意图。每一个 packet 包含了当前扇区所有点的数据,包含每个点的时间戳,每个点的 xyz 数据,每个点的发射强度,每个点来自的激光发射机的 id 等信息。广西无人矿车激光雷达