激光雷達LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)

是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱。用激光器作為輻射源的雷達。激光雷達是激光技術與雷達技術相結(jié)合的產(chǎn)物 。由發(fā)射機 、天線 、接收機 、跟蹤架及信息處理等部分組成。發(fā)射機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、半導體激光器及波長可調(diào)諧的固體激光器等；天線是光學望遠鏡；接收機采用各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測器件等。激光雷達采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測方法分直接探測與外差探測。

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激光雷達的主要性能指標

1.安全等級：

激光雷達的安全等級是否滿足Class1，對人眼無害。需要考慮特定波長的激光產(chǎn)品在完全工作時間內(nèi)的激光輸出功率，即激光輻射的安全性是波長、輸出功率，和激光輻射時間的綜合作用的結(jié)果。

2.輸出參數(shù)：

目標的位置(三維)、速度(三維)、方向、時間戳(某些激光雷達有)等。

3.激光發(fā)射方式(機械/固態(tài))：

傳統(tǒng)的采用機械旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，機械旋轉(zhuǎn)容易導致磨損使得激光雷達的使用壽命有限。固態(tài)激光雷達主要由三類-Flash 、MEMS、相控陣。Flash 激光雷達只要有光源，就能用脈沖一次覆蓋整個視場。隨后再用飛行時間（ToF）方法接收相關數(shù)據(jù)并繪制出激光雷達周圍的目標。MEMS激光雷達其結(jié)構(gòu)相當簡單，只要一束激光和一塊反光鏡。具體來說，激光射向這塊類似陀螺一樣旋轉(zhuǎn)的反光鏡就行，反光鏡通過轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)對激光方向的控制。相控陣激光雷達利用獨立天線同步形成的微陣列，相控陣可以向任何方向發(fā)送無線電波，完全省略了“旋轉(zhuǎn)”這一步驟，只需控制每個天線發(fā)送信號間的時機或陣列，就能控制信號射向特定位置。

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激光雷達這么多參數(shù)，應該關注什么指標？

1、測量速度

一般通過激光脈沖的發(fā)射頻率來體現(xiàn)，例如RIEGL的VUX-1UAV其激光發(fā)射頻率為550 000點/秒，而mini VUX-1UAV 是100 000點/秒。

2、測量精度

它指測量一定數(shù)量后得出的真實值，是與真實一致性的度，重復精度也叫再現(xiàn)性或可重復性，是用于表示多次測量得到同一結(jié)果的可能性的量。一般測繪級的激光傳感器測量精度都在1cm左右。

3、視場角

視場角=激光束的掃描角，指激光束通過掃描裝置所能達到的角度范圍，而有效視場角一般還會與實際作業(yè)時的航高、有效測量距離有關。雖然很多激光傳感器的水平視場角是360°的，我們實際應用時一般只會用到90°-120°。

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激光雷達的應用領域

激光雷達是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達系統(tǒng)，其原理和構(gòu)造與激光測距儀極為相似?？茖W家把利用激光脈沖進行探測的稱為脈沖激光雷達，把利用連續(xù)波激光束進行探測的稱為連續(xù)波激光雷達。激光雷達的作用是能準確測量目標位置（距離和角度）、運動狀態(tài)（速度、振動和姿態(tài)）和形狀，探測、識別、分辨和跟蹤目標。那么激光雷達具體應用到哪些領域呢？下面將作詳細講解！

激光雷達助力機器人行走

激光雷達憑借激光良好的指向性和高度聚焦性，已經(jīng)成為移動機器人的核心傳感器，同時它也是目前可靠、穩(wěn)定的定位技術。解決了機器人行走的問題，知道如何路徑規(guī)劃，以及避障的功能。目前，激光雷達的市場份額大多被諸如美國Velodyne、美國Quanergy、德國SICK、日本HOKUYO等國外企業(yè)占據(jù)，售價十分昂貴，多用于地圖、安保及無人駕駛。為了降低成本，順著“弱硬件 強算法”的思路，Quanery用固態(tài)圖像傳感器替代360 度旋轉(zhuǎn)的攝像頭和激光測距器，成本將降到 1000 美元一套左右。國內(nèi)SLAMTEC結(jié)合激光三角測距技術與高速視覺采集處理機構(gòu)，推出了售價僅千元的低成本激光雷達。