有几个原因:我们这里说的激光雷达,是指 TOF 激光雷达,TOF 测距,靠的是 TDC 电路提供计时,用光速乘以单向时间得到距离,但限于成本,TDC 一般由 FPGA 的进位链实现,本质上是对一个低频的晶振信号做差值,实现高频的计数。所以,测距的精度,强烈依赖于这个晶振的精度。而晶振随着时间的推移,存在累计误差;距离越远,接收信号越弱,雷达自身的寻峰算法越难以定位到较佳接收时刻,这也造成了精度的劣化;而由于激光雷达检测障碍物的有效距离和较小垂直分辨率有关系,也就是说角度分辨率越小,则检测的效果越好。如果两个激光光束之间的角度为 0.4°,那么当探测距离为 200m 的时候,两个激光光束之间的距离为200m*tan0.4°≈1.4m。也就是说在 200m 之后,只能检测到高于 1.4m 的障碍物了。如果需要知道障碍物的类型,那么需要采用的点数就需要更多,距离越远,激光雷达采样的点数就越少,可以很直接的知道,距离越远,点数越少,就越难以识别准确的障碍物类型。览沃 Mid - 360 实现感知升维,助力移动机器人自主完成复杂环境建图。陕西重复扫描激光雷达

激光雷达的分类,激光雷达行业具有较高的技术水准与技术壁垒,并同时具有技术创新能力强与产品迭代速度快的特征。其技术发展方向与半导体行业契合度高,激光雷达系统中主要的激光器、探测器、控制及处理单元均能从半导体行业的发展中受益,收发单元阵列化以及主要模块芯片化是未来的发展趋势。激光雷达可分成一维(1D)激光雷达、二维(2D)扫描激光雷达和三维(3D)扫描激光雷达。1D激光雷达只能用于线性的测距;2D扫描激光雷达只能在平面上扫描,可用于平面面积与平面形状的测绘,如家庭用的扫地机器人;3D扫描激光雷达可进行3D空间扫描,用于户外建筑测绘,它是驾驶辅助和自助式自动驾驶应用的重要车载传感设备。3D激光雷达可进一步分成3D扇形扫描激光雷达和3D旋转式扫描激光雷达。湖北量子雷达激光雷达环境监测时激光雷达追踪污染物,评估区域环境质量。

对于激光的波长,目前主要使用使用波长为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。故1550nm可在保证安全的前提下较大程度上提高发射功率。大功率能得到更远的探测距离,长波长也能提高抗干扰能力。但是1550nm激光需使用InGaAs,目前量产困难。故当前更多使用Si材质量产905nm的LiDAR。通过限制功率和脉冲时间来保证安全性。技术原理,激光雷达探测的具体技术可以分为TOF飞行时间法与相干探测方法。其中ToF方法可以进一步区分为iToF和dToF方法;飞行时间(ToF)探测方法,通过直接计算发射及接收电磁波的时间差测量被测目标的距离;相干探测方法(如:FMCW),通过测量发射电磁波与返回电磁波的频率变化解调出被测目标的距离及速度。
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。考古发掘使用激光雷达扫描遗址,助力文物保护研究。

旋转透射棱镜:棱镜激光雷达也称为双楔形棱镜激光雷达,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。棱镜激光雷达累积的扫描图案形状像花瓣,中心点扫描次数密集,圆的边缘则相对稀疏,扫描时间持久才能丰富图像,所以需要加入多个激光雷达共工作,以便达到更高的效果。棱镜可以通过增加激光线束和功率实现高精与长距离探测,但结构复杂、体积更难控制,轴承与衬套磨损风险较大。农业植保依靠激光雷达辅助无人机,完成精确变量喷洒作业。深圳livox激光雷达厂商
工业生产里激光雷达检测产品缺陷,高效保证产品质量。陕西重复扫描激光雷达
当我们用当前帧和整个点云地图进行匹配的时候,我们便能得到传感器在整个地图中的位姿,从而实现在地图中的定位。传感器车规化,固态激光雷达取消了机械结构,能够击中目前机械旋转式的成本和可靠性的痛点,是激光雷达的发展方向。除了这两大迫切解决的痛点外,目前量产的激光雷达探测距离不足,只能满足低速场景(如厂区内、校园内等)的应用。日常驾驶、高速驾驶的场景仍在测试过程中。当前机械式激光雷达的价格十分昂贵,Velodyne 在售的 64/32/16 线产品的官方定价分别为 8 万/4 万/8 千美元。一方面,机械式激光雷达由发射光源、转镜、接收器、微控马达等精密零部件构成,制造难度大、物料成本较高;另一方面,激光雷达仍未大规模进入量产车、需求量小,研发费用等固定成本难以摊薄。 量产 100 万台 VLP-32后,那么其售价将会降至 400 美元左右。陕西重复扫描激光雷达