激光雷達(dá)的方法及步驟
1.激光雷達(dá)，是以發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測信號(hào)(激光束),然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)。
2.用激光器作為發(fā)射光源，采用光電探測技術(shù)手段的主動(dòng)遙感設(shè)備。激光雷達(dá)是激光技術(shù)與現(xiàn)代光電探測技術(shù)結(jié)合的***探測方式。由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng) 、信息處理等部分組成。發(fā)射系統(tǒng)是各種形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導(dǎo)體激光器及波長可調(diào)諧的固體激光器以及光學(xué)擴(kuò)束單元等組成；接收系統(tǒng)采用望遠(yuǎn)鏡和各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導(dǎo)體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測器件等組合。激光雷達(dá)采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測方法按照探測的原理不同可以分為米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射、熒光、***等激光雷達(dá)。
3.激光本身具有非常的測距能力，其測距精度可達(dá)幾個(gè)厘米，而LIDAR系統(tǒng)的度除了激光本身因素，還取決于激光、GPS及慣性測量單元(IMU)三者同步等內(nèi)在因素。隨著商用GPS及IMU的發(fā)展，通過LIDAR從移動(dòng)平臺(tái)上獲得的數(shù)據(jù)已經(jīng)成為可能并被廣泛應(yīng)用。
4.通過激光雷達(dá)獲取到三維點(diǎn)去數(shù)據(jù)后。進(jìn)行點(diǎn)云分離，然后進(jìn)行聚類，一般都是通過計(jì)算相鄰兩個(gè)激光點(diǎn)間的距離來決定是否屬于同一類。聚類完之后進(jìn)行障礙物識(shí)別。識(shí)別也障礙物之后，進(jìn)行前后兩頻對比，可以識(shí)別是靜態(tài)障礙物還是動(dòng)態(tài)障礙物。動(dòng)態(tài)障礙物也可以計(jì)算出運(yùn)動(dòng)速度等。結(jié)合無人駕駛汽車當(dāng)前的位置信息，計(jì)算出避障所需的安全距離，達(dá)到壁障功能。
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激光測距的原理
激光測距儀一般采用兩種方式來測量距離：脈沖法和相位法。脈沖法測距的過程是這樣的：測距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測量物體的反射后又被測距儀接收，測距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就是測距儀和被測量物體之間的距離。脈沖法測量距離的精度是一般是在 /- 10厘米左右。另外，此類測距儀的測量盲區(qū)一般是1米左右。
激光測距是光波測距中的一種測距方式，如果光以速度c在空氣中傳播在A、B兩點(diǎn)間往返一次所需時(shí)間為t，則A、B兩點(diǎn)間距離D可用下列表示。
D=ct/2
式中：
D——測站點(diǎn)A、B兩點(diǎn)間距離；
c——速度；
t——光往返A(chǔ)、B一次所需的時(shí)間。
由上式可知，要測量A、B距離實(shí)際上是要測量光傳播的時(shí)間t，根據(jù)測量時(shí)間方法的不同，激光測距儀通?？煞譃槊}沖式和相位式兩種測量形式。典型的是WILD的DI-3000、真尚有的LDM30X 。
需要注意，測相并不是測量紅外或者激光的相位，而是測量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號(hào)相位。建筑行業(yè)有一種手持式的激光測距儀，用于房屋測量，其工作原理與此相同。
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激光雷達(dá)跟傳統(tǒng)雷達(dá)原理上有什么不同，它有什么比較顯著的優(yōu)點(diǎn)嗎？
傳統(tǒng)激光雷達(dá)，要通過提高能量和提高接收望遠(yuǎn)鏡的面積來實(shí)現(xiàn)，但激光好在哪？我通過單光子的操作，可以降低它的噪聲水平和提高它的工作效率。實(shí)現(xiàn)過去傳統(tǒng)上通過能量提高和望遠(yuǎn)鏡口徑提高，來實(shí)現(xiàn)性能上的提高。后面我們通過超導(dǎo)的辦法，能夠把它非常弱小的信號(hào)檢測出來，我們的提取和檢測都基本上做到較好，這就是基本上目前技術(shù)條件下，我們能想象出來的激光雷達(dá)極限。
激光雷達(dá)未來發(fā)展方向
未來通過半導(dǎo)體技術(shù)代替原來的機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件和光學(xué)組件將是業(yè)界主流。在繞開基礎(chǔ)專利的同時(shí)可以大幅降低激光雷達(dá)的成本。其中高的性能長距離激光雷達(dá)將專注于基于半導(dǎo)體的微機(jī)械鏡頭控制激光發(fā)射光束的掃描。而中距離低成本方案則朝向固態(tài)Flash激光雷達(dá)的方向發(fā)展。接收部分為半導(dǎo)體光學(xué)探測陣列。通過類似攝像頭的接收點(diǎn)整，在采集圖像的同時(shí)記錄目標(biāo)的距離信息。
