激光雷達(dá)在各領(lǐng)域的作用

除了在移動(dòng)機(jī)器人中使用，激光雷達(dá)在無(wú)人駕駛領(lǐng)域的作用也同樣重要，但有區(qū)別于機(jī)器人領(lǐng)域的是：在無(wú)人駕駛中主要以多線激光雷達(dá)為主，幫助車(chē)輛進(jìn)行自主感知道路環(huán)境，自動(dòng)規(guī)劃行車(chē)路線，并控制車(chē)輛到達(dá)預(yù)定的目標(biāo)。采用飛行時(shí)間技術(shù)，根據(jù)激光遇到障礙物后的折返時(shí)間，來(lái)計(jì)算目標(biāo)與自己的相對(duì)距離。激光光束可以準(zhǔn)確測(cè)量視場(chǎng)中物體輪廓邊沿與設(shè)備間的相對(duì)距離，這些輪廓信息組成所謂的點(diǎn)云并繪制出3D環(huán)境地圖，精度可達(dá)到厘米級(jí)別，從而提高測(cè)量精度。

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固態(tài)激光雷達(dá)三種技術(shù)手段

所謂的固態(tài)激光雷達(dá)，大家普遍的認(rèn)識(shí)是不旋轉(zhuǎn)的就是固態(tài)激光雷達(dá)。通常分為三種，基于相控陣、Flash、MEMS三種方式實(shí)現(xiàn)的。

采用相控陣原理實(shí)現(xiàn)固態(tài)激光雷達(dá)，完全取消了機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中每個(gè)發(fā)射單元的相位差來(lái)改變激光的出射角度。光學(xué)相控陣一般都是通過(guò)電信號(hào)對(duì)其相位進(jìn)行嚴(yán)格的控制實(shí)現(xiàn)光束指向掃描，因此也可以稱(chēng)為電子掃描技術(shù)。但也易形成旁瓣，影響光束作用距離和角分辨率，同時(shí)生產(chǎn)難度高。

采用3D Flash技術(shù)的固態(tài)激光雷達(dá)屬于非掃描式雷達(dá)，發(fā)射面陣光，是以2維或3維圖像為***輸出內(nèi)容的激光雷達(dá)。雖然穩(wěn)定性和成本不錯(cuò)，但主要問(wèn)題在于探測(cè)距離較近，在技術(shù)的可靠性方面還存在問(wèn)題。

而基于MEMS的固態(tài)激光雷達(dá)，是通過(guò)微振鏡的方式改變單個(gè)的發(fā)射角度進(jìn)行掃描，由此形成一種面陣的掃描視野。目前基于MEMS方式的激光雷達(dá)，有很多的廠家在研發(fā)。MEMS相對(duì)于前兩者，技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)，且價(jià)格也比較低廉。因此被主機(jī)廠商也一致看好。

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簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)激光雷達(dá)主要是通過(guò)發(fā)射激光束來(lái)探測(cè)周遭環(huán)境，車(chē)載激光雷達(dá)普遍采用多個(gè)激光和，建立三維點(diǎn)云圖，從而達(dá)到實(shí)時(shí)環(huán)境感知的目的。

激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)在于其探測(cè)范圍更廣，探測(cè)精度更高。但是，激光雷達(dá)的缺點(diǎn)也很明顯：在雨雪霧等極端天氣下性能較差;采集的數(shù)據(jù)量過(guò)大;十分昂貴。

技術(shù)上來(lái)講，目前傳統(tǒng)激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)很成熟，而固態(tài)激光雷達(dá)和混合固態(tài)激光雷達(dá)尚處于起步階段，因此各企業(yè)當(dāng)前在自動(dòng)駕駛汽車(chē)使用的激光雷達(dá)，多以機(jī)械式激光雷達(dá)為主。

而從整個(gè)激光雷達(dá)行業(yè)來(lái)看，車(chē)載激光雷達(dá)產(chǎn)品生產(chǎn)商主要集中在國(guó)外，如美國(guó)的Velodyne、Quanegy，德國(guó)的IBEO，國(guó)內(nèi)近幾年也開(kāi)始出現(xiàn)一些專(zhuān)注于車(chē)載激光雷達(dá)的企業(yè)，以及一些從其他領(lǐng)域轉(zhuǎn)行而來(lái)的激光雷達(dá)企業(yè)，因看中自動(dòng)駕駛汽車(chē)廣闊發(fā)展前景，紛紛投身車(chē)載激光雷達(dá)產(chǎn)品的研發(fā)，目前來(lái)看成果顯著。

所謂的毫米波雷達(dá)，就是指工作頻段在毫米波頻段的雷達(dá)，測(cè)距原理跟一般雷達(dá)一樣，也就是把無(wú)線電波（雷達(dá)波）發(fā)出去，然后接收回波，根據(jù)收發(fā)之間的時(shí)間差測(cè)得目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)。毫米波雷達(dá)就是這個(gè)無(wú)線電波的頻率是毫米波頻段。

毫米波雷達(dá)從上世紀(jì)起就已在汽車(chē)中使用，技術(shù)相對(duì)成熟。毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，且其引導(dǎo)頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。此外，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，相比于激光雷達(dá)是一大優(yōu)勢(shì)。

毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)也十分直觀，探測(cè)距離受到頻段損耗的直接制約（想要探測(cè)的遠(yuǎn)，就必須使用高頻段雷達(dá)），也無(wú)法感知行人，并且對(duì)周邊所有障礙物無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)的建模。

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激光雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域

激光雷達(dá)是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達(dá)系統(tǒng)，其原理和構(gòu)造與激光測(cè)距儀極為相似。科學(xué)家把利用激光脈沖進(jìn)行探測(cè)的稱(chēng)為脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激光束進(jìn)行探測(cè)的稱(chēng)為連續(xù)波激光雷達(dá)。激光雷達(dá)的作用是能準(zhǔn)確測(cè)量目標(biāo)位置（距離和角度）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、振動(dòng)和姿態(tài)）和形狀，探測(cè)、識(shí)別、分辨和跟蹤目標(biāo)。那么激光雷達(dá)具體應(yīng)用到哪些領(lǐng)域呢？下面將作詳細(xì)講解！

激光雷達(dá)助力機(jī)器人行走

激光雷達(dá)憑借激光良好的指向性和高度聚焦性，已經(jīng)成為移動(dòng)機(jī)器人的核心傳感器，同時(shí)它也是目前可靠、穩(wěn)定的***技術(shù)。解決了機(jī)器人行走的問(wèn)題，知道如何路徑規(guī)劃，以及避障的功能。目前，激光雷達(dá)的市場(chǎng)份額大多被諸如美國(guó)Velodyne、美國(guó)Quanergy、德國(guó)SICK、日本HOKUYO等國(guó)外企業(yè)占據(jù)，售價(jià)十分昂貴，多用于地圖、安保及無(wú)人駕駛。為了降低成本，順著“弱硬件 強(qiáng)算法”的思路，Quanery用固態(tài)圖像傳感器替代360 度旋轉(zhuǎn)的攝像頭和激光測(cè)距器，成本將降到 1000 美元一套左右。國(guó)內(nèi)SLAMTEC結(jié)合激光三角測(cè)距技術(shù)與高速視覺(jué)采集處理機(jī)構(gòu)，推出了售價(jià)僅千元的低成本激光雷達(dá)。