線數,線數越高,表示單位時間內采樣的點就越多,分辨率也就越高,目前無人駕駛車一般采用32線或64線的激光雷達。分辨率,分辨率和激光光束之間的夾角有關,夾角越小,分辨率越高。固態激光雷達的垂直分辨率和水平分辨率大概相當,約為0.1°,旋轉式激光雷達的水平角分辨率為0.08°,垂直角分辨率約為0.4°。探測距離,激光雷達的較大測量距離。在自動駕駛領域應用的激光雷達的測距范圍普遍在100~200m左右。測量精度,激光雷達的數據手冊中的測量精度(Accuracy)常表示為,例如±2cm的形式。精度表示設備測量位置與實際位置偏差的范圍。遠探測 70 米 @80% 反射率,Mid - 360 無懼室外強光,性能穩定。貴州航道激光雷達
而如較新的 Livox Horizon 激光雷達,也包含了多回波信息及噪點信息,格式如下:每個標記信息由1字節組成:該字節中 bit7 和 bit6 為頭一組,bit5 和 bit4 為第二組,bit3 和 bit2 為第三組,bit1 和 bit0 為第四組。第二組表示的是該采樣點的回波次序。由于 Livox Horizon 采用同軸光路,即使外部無被測物體,其內部的光學系統也會產生一個回波,該回波記為第 0 個回波。隨后,若激光出射方向存在可被探測的物體,則較先返回系統的激光回波記為第 1 個回波,隨后為第 2 個回波,以此類推。如果被探測物體距離過近(例如 1.5m),第 1 個回波將會融合到第 0 個回波里,該回波記為第 0 個回波。毫米波激光雷達廠商激光雷達通過多角度掃描,獲取目標的完整信息。
分類,激光雷達按結構不同大致可以分為:機械旋轉激光雷達、混合半固態激光雷達和全固態激光雷達(Flash快閃和OPA相控陣,統稱為非掃描式)。(一)機械旋轉激光雷達,機械式激光雷達體積大、成本較高、裝配難。它通過旋轉實現橫向360度的覆蓋面,通過內部鏡片實現垂直角度的覆蓋面,同比有著更耐用穩定的特點,所以我們看到的自動駕駛路試車大多采用這種類型,雷達在車頂不停的在旋轉完成橫向掃描,靠增加激光束,實現縱向寬泛的掃描。(二)混合半固態激光雷達。按照掃描方式分為:轉鏡、硅基MEMS、振鏡+轉鏡、旋轉透射棱鏡。
MEMS:MEMS激光雷達通過“振動”調整激光反射角度,實現掃描,激光發射器固定不動,但很考驗接收器的能力,而且壽命同樣是行業內的重大挑戰。支撐振鏡的懸臂梁角度有限,覆蓋面很小,所以需要多個雷達進行共同拼接才能實現大視角覆蓋,這就會在每個激光雷達掃描的邊緣出現不均勻的畸變與重疊,不利于算法處理。另外,懸臂梁很細,機械壽命也有待進一步提升。振鏡+轉鏡:在轉鏡的基礎上加入振鏡,轉鏡負責橫向,振鏡負責縱向,滿足更寬泛的掃射角度,頻率更高價格相比前兩者更貴,但同樣面臨壽命問題。管道檢測使用激光雷達探查內部,預防泄漏等事故。
在實際應用中,很多時候并不知道點云之間的鄰接關系。針對此,研究人員開發了較小張樹算法和連接圖算法以實現鄰接關系的計算。總體而言,三維模型重建算法的發展趨勢是自動化程度越來越高,所需人工干預越來越少,且應用面越來越廣。然而,現有算法依然存在運算復雜度較高、只能針對單個物體、且對背景干擾敏感等問題。研究具有較低運算復雜度且不依賴于先驗知識的全自動三維模型重建算法,是目前的主要難點。然而,如何在包含遮擋、背景干擾、噪聲、逸出點以及數據分辨率變化等的復雜場景中實現對感興趣目標的檢測識別與分割,仍然是一個富有挑戰性的問題。激光雷達的高穩定性使其在太空探測任務中備受青睞。黑龍江地面激光雷達
憑借主動抗串擾,Mid - 360 在室內多雷達信號中穩定工作。貴州航道激光雷達
激光光源,由于激光器發射的光線需要投射至整個FOV平面區域內,除了面光源可以直接發射整面光線外,點光源則需要做二維掃描覆蓋整個FOV區域,線光源需要做一維掃描覆蓋整個FOV區域。其中點光源根據光源發射的形式又可以分為EEL(Edge-Emitting Laser邊發射激光器)和VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser垂直腔面發射激光器)兩種,二者區別在于EEL激光平行于襯底表面發出(如圖1),VCSEL激光垂直于襯底表面發出(如圖2)。其中VCSEL式易于進行芯片式陣列布置,通常使用此類光源進行陣列式布置形成線光源(一維陣列)或面光源(二維陣列),VCSEL光源剖面圖與二維陣列光源芯片示意圖如下貴州航道激光雷達