根据发生器的不同可以产生紫外线(10-400nm)到可见光(390-780nm)到红外线(760-1000000nm)波段内的不同激光,相应的用途也各不相同。激光是一种单一颜色、单一波长的光,激光雷达选用的激光波长一般不低于850nm,以避免可见光对人眼的伤害,而目前主流的激光雷达主要有905nm和1550nm两种波长。905nm探测距离受限,采用硅材质,成本较低;1550nm探测距离更远,采用昂贵的铟镓砷(InGaAs)材质,激光可被人眼吸收,故可做更远的探测光束。激光雷达在建筑施工中用于精确测量和定位。北京站台入侵激光雷达

脉冲同步(PPS),脉冲同步通过同步信号线实现数据同步。GPS同步(PPS+UTC),通过同步信号线和 UTC 时间(GPS 时间)实现数据同步。然后我们从 LiDAR 硬件得到一串数据包,需要过一次驱动才能将其解析成点云通用的格式,如 ROSMSG 或者 pcl 点云格式,以目前较普遍的旋转式激光雷达的数据为例,其数据为 10hz,即 LiDAR 在 0.1s 时间内转一圈,并将硬件得到的数据按照不同角度切成不同的 packet,以下便是一个 packet 数据包定义示意图。每一个 packet 包含了当前扇区所有点的数据,包含每个点的时间戳,每个点的 xyz 数据,每个点的发射强度,每个点来自的激光发射机的 id 等信息。浙江觅道Mid-70激光雷达渠道管道检测使用激光雷达探查内部,预防泄漏等事故。

在体积限制下,Flash激光雷达的功率密度不能很高。因此,Flash激光雷达目前的问题是,由于功率密度的限制,无法考虑三个参数:视场角、检测距离和分辨率,即如果检测距离较远,则需要放弃视场角或分辨率;如果需要高分辨率,则需要放弃视场角或检测距离。Flash激光雷达采用面光源泛光成像,其发射的光线会散布在整个视场内,因此不需要折射就可以覆盖FOV区域了,难点在于如何提升其功率密度从而提升探测精度和距离,目前通常使用VCSEL光源组成二维矩阵形成面光源。
激光雷达按照测距方法可以分为飞行时间(TimeofFlight,ToF)测距法、基于相干探测FMCW测距法、以及三角测距法等,其中ToF与FMCW能够实现室外阳光下较远的测程(100~250m),是车载激光雷达的好选择方案。ToF是目前市场车载中长距激光雷达的主流方案,未来随着FMCW激光雷达整机和上游产业链的成熟,ToF和FMCW激光雷达将在市场上并存。根据激光雷达按测距方法分类:ToF法:通过直接测量发射激光与回波信号的时间差,基于光在空气中的传播速度得到目标物的距离信息,具有响应速度快、探测精度高的优势。FMCW法:将发射激光的光频进行线性调制,通过回波信号与参考光进行相干拍频得到频率差,从而间接获得飞行时间反推目标物距离。FMCW激光雷达具有可直接测量速度信息以及抗干扰(包括环境光和其他激光雷达)的优势。在安全监控领域,激光雷达能有效识别入侵者并触发警报。

全固态激光雷达。顾名思义此激光雷达没有任何机械摆动结构,自然也没有旋转。将机械化的激光雷达芯片化,体型更小、性能更好、寿命更可靠,但逃脱不了摩尔定律的轨道,目前有两种方式。1. 光学相控阵式(OPA)固态激光雷达,OPA固态激光雷达完全没有摆动固件,利用多个光源组成阵列,合成特定方向的光束,实现对不同方向的扫描。具有扫描速度快、精度高、可控性好、体积小(Quanergy激光雷达只有90x60x60mm)等优点,缺点是易形成旁瓣,影响光束作用距离和角分辨率,同时生产难度高。2.Flash固态激光雷达,Flash固态激光雷达,也可以说是非扫描式,它可以在短时间直接发射出一大片覆盖探测区域的激光,利用光阵构建图像,就像是照相机,快速记录整个场景,减少了没有了转动与镜片磨损,相对更为稳定,不过缺陷也很明显,比如探测距离较近,对处理器要求较高,相对应成本也高。激光雷达在航空测量中提供了高精度的地理数据。吉林连续波激光雷达
激光雷达在智能交通信号灯控制中实现了车辆流量的精确感知。北京站台入侵激光雷达
相关缩写:dToF:direct Time-of-Flight直接测量光的飞行时间;iToF:indirect Time-of-Flight通过测量相位偏移来间接测量光的飞行时间;PLD:脉冲激光二极管,一种激光雷达发光元件;APD:雪崩光二极管,一种激光雷达感光元件;SPAD:Single Photon Avalanche Diode单光子雪崩二极管,一种激光雷达感光元件;SiPM:Silicon photomultiplier硅光电倍增管,一种激光雷达感光元件;CMOS:Compound metal Oxided Semiconductor 复合金属氧化物半导体,一种摄像头感光元件;CCD:Charge Coupled Device电荷耦合器件,一种摄像头感光元件;CIS:CMOS image sensor互补金属氧化物半导体图像传感器;OPA:Optical Phased Arrays 光学相控阵;FPA:Focal Plane Array焦平面阵列;WD:Wavelength Disperion波长色散;MEMS:Micro-Electro-Mechanical System 微机电系统。北京站台入侵激光雷达