激光雷达是20世纪60年代初次提出的一项技术, 随着应用的普遍,在过去的几年里,激光雷达经历了一轮新的繁荣进步和多行业使用,已迅速成为自动驾驶、无人机巡查、工业自动化等领域的关键技术。截至目前,我们已推出了好几款激光雷达AS系列产品,涵盖避障型、导航型以及导航避障一体型;具有测量精度高、扫描速度快、抗干扰能力强、体积小、重量轻、可靠性高等优势,是工业AGV、移动机器人、低速机器人的理想选择。每一种传感器基于各自的性能特点,都有其适合的应用场景。在实际特殊环境应用中,激光雷达也有着一些使用小技巧。激光雷达在智能机器人导航中发挥着至关重要的作用。天津觅道Mid-360激光雷达设备

工作原理,相控阵雷达发射的是电磁波,OPA(Optical Phase Array的简称,即光学相控阵)激光雷达发射的是光,而光和电磁波一样也表现出波的特性,所以原理上是一样的。波与波之间会产生干涉现象,通过控制相控阵雷达平面阵列各个阵元的电流相位,利用相位差可以让不同的位置的波源会产生干涉(类似的是两圈水波相互叠加后,有的方向会相互抵消,有的会相互增强),从而指向特定的方向,往复控制便得以实现扫描效果。利用光的相干性质,通过人为控制相位差实现不同方向的光发射效果;我们知道光和电磁波一样也表现出波的特性,因此同样可以利用相位差控制干涉让激光“转向”特定的角度,往复控制实现扫描效果。天津觅道Mid-360激光雷达设备在智能物流中引导 AGV 小车,提升货物搬运仓储效率。

也有使用相干法,即为调频连续波(FMCW)激光雷达发射一束连续的光束,频率随时间稳定地发生变化。由于源光束的频率在不断变化,光束传输距离的差异会导致频率的差异,将回波信号与本振信号混频并经低通滤波后,得到的差频信号是光束往返时间的函数。调频连续波激光雷达不会受到其他激光雷达或太阳光的干扰且无测距盲区;还可以利用多普勒频移测量物体的速度和距离。调频延续波 LiDAR 概念并不新颖,但是面对的技术挑战不少,例如发射激光的线宽限制、线性调频脉冲的频率范围、线性脉冲频率变化的线性度,以及单个线性调频脉冲的可复制性等。
在实际应用中,很多时候并不知道点云之间的邻接关系。针对此,研究人员开发了较小张树算法和连接图算法以实现邻接关系的计算。总体而言,三维模型重建算法的发展趋势是自动化程度越来越高,所需人工干预越来越少,且应用面越来越广。然而,现有算法依然存在运算复杂度较高、只能针对单个物体、且对背景干扰敏感等问题。研究具有较低运算复杂度且不依赖于先验知识的全自动三维模型重建算法,是目前的主要难点。然而,如何在包含遮挡、背景干扰、噪声、逸出点以及数据分辨率变化等的复杂场景中实现对感兴趣目标的检测识别与分割,仍然是一个富有挑战性的问题。激光雷达在航空测量中提供了高精度的地理数据。

光学相控阵激光雷达(OPA),很多特殊的Lidar使用OPA(OpticalPhasedArray)光学相控阵技术。OPA运用相干原理,采用多个光源组成阵列,通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差,来控制输出的激光束的方向。OPA激光雷达完全是由电信号控制扫描方向,能够动态地调节扫描角度范围,对目标区域进行全局扫描或者某一区域的局部精细化扫描,一个激光雷达就可能覆盖近/中/远距离的目标探测。优点:纯固态Lidar,体积小,易于车规;扫描速度快(一般可达到MHz量级以上);精度高(可以做到μrad量级以上);可控性好(可以在感兴趣的目标区域进行高密度扫描),缺点:易形成旁瓣,影响光束作用距离和角分辨率,使激光能量被分散;加工难度高:光学相控阵要求阵列单元尺寸必须不大于半个波长;探测距离很难做到很远。在航海领域,激光雷达为船舶提供了安全导航保障。辽宁AMR激光雷达
激光雷达在医疗领域被用于人体三维扫描和诊断。天津觅道Mid-360激光雷达设备
现代雷达的波长一般是到米级别,例如火控雷达的波长是1-5厘米,汽车雷达的波长是1-10毫米。当波长进一步压缩(频率进一步提高),在红外线、可见光、紫外线区域即可激发出激光,用激光做探测源的雷达,称为激光雷达。1928年,德国的Landenburg(兰登伯格)在研究氛气色散现象实验间接证实了受激辐射的存在,也直接给出了受激辐射的发生条件是粒子数反转。1947年,Lamb(兰姆)和Reherford(雷瑟福)在氧原子光谱中发现了明显的受激辐射这是受激辐射头一次被实验验证,兰姆也因此在1955年获得了诺贝尔物理学奖。1950年,法国物理学家Kastler(卡斯特勒)提出了光学泵浦的方法。他也因为提出了这种利用光学于段研究微波谐振的方法而获诺贝尔奖。天津觅道Mid-360激光雷达设备