輔助駕駛,在目前的L2/L3級高級輔助駕駛中,激光雷達(dá)可覆蓋前向視場(水平視場角覆蓋60°到120°)以實(shí)現(xiàn)自動跟車或者高速自適應(yīng)巡航等功能。通過發(fā)射信號和反射信號的對比,構(gòu)建出點(diǎn)云圖,從而實(shí)現(xiàn)諸如目標(biāo)距離、方位、速度、姿態(tài)、形狀等信息的探測和識別。除了傳統(tǒng)的障礙物檢測以外,激光雷達(dá)還可以應(yīng)用于車道線檢測。優(yōu)點(diǎn)在于測距遠(yuǎn)、精度高,獲取信息豐富,抗源干擾能力強(qiáng)。自動駕駛,未來,L4/L5級無人駕駛應(yīng)用的實(shí)現(xiàn),有賴于激光雷達(dá)提供的感知信息。激光雷達(dá)是一種可以掃描周圍環(huán)境并生成三維圖像的傳感器。它可以被用于識別障礙物、構(gòu)建地圖和定位車輛等應(yīng)用場景。該級別應(yīng)用需要面對復(fù)雜多變的行駛環(huán)境,對激光雷達(dá)性能水平要求較高,在要求360°水平掃描范圍的同時,對于低反射率物體的較遠(yuǎn)測距能力需要達(dá)到200m,且需要更高的線數(shù)以及更密的點(diǎn)云分辨率;同時為了減少噪點(diǎn)還需要激光雷達(dá)具有抵抗同環(huán)境中其他激光雷達(dá)干擾的能力。激光雷達(dá)的掃描速度快,提高了數(shù)據(jù)處理效率。天津激光雷達(dá)制造
對于激光的波長,目前主要使用使用波長為905nm和1550nm的激光發(fā)射器,波長為1550nm的光線不容易在人眼液體中傳輸。故1550nm可在保證安全的前提下較大程度上提高發(fā)射功率。大功率能得到更遠(yuǎn)的探測距離,長波長也能提高抗干擾能力。但是1550nm激光需使用InGaAs,目前量產(chǎn)困難。故當(dāng)前更多使用Si材質(zhì)量產(chǎn)905nm的LiDAR。通過限制功率和脈沖時間來保證安全性。技術(shù)原理,激光雷達(dá)探測的具體技術(shù)可以分為TOF飛行時間法與相干探測方法。其中ToF方法可以進(jìn)一步區(qū)分為iToF和dToF方法;飛行時間(ToF)探測方法,通過直接計算發(fā)射及接收電磁波的時間差測量被測目標(biāo)的距離;相干探測方法(如:FMCW),通過測量發(fā)射電磁波與返回電磁波的頻率變化解調(diào)出被測目標(biāo)的距離及速度。山東自動駕駛激光雷達(dá)激光雷達(dá)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中實(shí)現(xiàn)了真實(shí)世界的數(shù)字化重建。
現(xiàn)代雷達(dá)的波長一般是到米級別,例如火控雷達(dá)的波長是1-5厘米,汽車?yán)走_(dá)的波長是1-10毫米。當(dāng)波長進(jìn)一步壓縮(頻率進(jìn)一步提高),在紅外線、可見光、紫外線區(qū)域即可激發(fā)出激光,用激光做探測源的雷達(dá),稱為激光雷達(dá)。1928年,德國的Landenburg(蘭登伯格)在研究氛氣色散現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)間接證實(shí)了受激輻射的存在,也直接給出了受激輻射的發(fā)生條件是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。1947年,Lamb(蘭姆)和Reherford(雷瑟福)在氧原子光譜中發(fā)現(xiàn)了明顯的受激輻射這是受激輻射頭一次被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,蘭姆也因此在1955年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。1950年,法國物理學(xué)家Kastler(卡斯特勒)提出了光學(xué)泵浦的方法。他也因?yàn)樘岢隽诉@種利用光學(xué)于段研究微波諧振的方法而獲諾貝爾獎。
工作原理,F(xiàn)lash原本的意思為快閃。而Flash激光雷達(dá)的原理也是快閃,不像MEMS或OPA的方案會去進(jìn)行掃描,而是短時間直接發(fā)射出一大片覆蓋探測區(qū)域的激光,再以高度靈敏的接收器,來完成對環(huán)境周圍圖像的繪制。因此,F(xiàn)lash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維圖像為重點(diǎn)輸出內(nèi)容的激光雷達(dá)。某種意義上,它有些類似于黑夜中的照相機(jī),光源由自己主動發(fā)出。Flash激光雷達(dá)的成像原理是發(fā)射大面積激光一次照亮整個場景,然后使用多個傳感器接收檢測和反射光。但較大的問題是,這種工作模式需要非常高的激光功率。激光雷達(dá)在部分領(lǐng)域的應(yīng)用可以用于目標(biāo)探測、武器導(dǎo)航和無人機(jī)監(jiān)測等任務(wù),提高作戰(zhàn)的效能和安全性。
反射率,反射率是指物體反射的輻射能量占總輻射能量的百分比,比如說某物體的反射率是20%,表示物體接收的激光輻射中有20%被反射出去了。不同物體的反射率不同,這主要取決于物體本身的性質(zhì)(表面狀況),如果反射率太低,那么激光雷達(dá)收不到反射回來的激光,導(dǎo)致檢測不到障礙物。激光雷達(dá)一般要求物體表面的反射率在10%以上,用激光雷達(dá)采集高精度地圖的時候,如果車道線的反射率太低,生成的高精度地圖的車道線會不太清晰。旋轉(zhuǎn)掃描鏡激光雷達(dá),作為頭一款量產(chǎn)的L3級別自動駕駛的乘用車——奧迪A8上搭載的激光雷達(dá)就是旋轉(zhuǎn)掃描鏡激光雷達(dá)。與機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)不同的是,其激光發(fā)射模塊和接收模塊是不動的,只有掃描鏡在做機(jī)械旋轉(zhuǎn)。激光單元發(fā)出激光至旋轉(zhuǎn)掃描鏡(Mirror),被偏轉(zhuǎn)向前發(fā)射(掃描角度145°),被物體反射的光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)被左下方的探測器接收。優(yōu)點(diǎn):可車規(guī),壽命長,可靠度高。缺點(diǎn):掃描線數(shù)少,掃描角度不能到360度。激光雷達(dá)的應(yīng)用不只局限于地面,還可以應(yīng)用于空中和水下領(lǐng)域,如航空、海洋等領(lǐng)域的探測和監(jiān)測。浙江Hap激光雷達(dá)廠家
激光雷達(dá)在地質(zhì)勘探中實(shí)現(xiàn)了對地下礦藏的精確定位。天津激光雷達(dá)制造
根據(jù)激光雷達(dá)按技術(shù)架構(gòu)分類:機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá):通過電機(jī)帶動收發(fā)陣列進(jìn)行整體旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)對空間水平360°視場范圍的掃描。測距能力在水平360°視場范圍內(nèi)保持一致。半固態(tài)式激光雷達(dá):半固態(tài)方案的特點(diǎn)是收發(fā)單元與掃描部件解耦,收發(fā)單元(如激光器、探測器)不再進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動,具體包括微振鏡方案、轉(zhuǎn)鏡方案等。適用于實(shí)現(xiàn)部分視場角(如前向)的探測,體積相較于機(jī)械旋轉(zhuǎn)式雷達(dá)更緊湊。固態(tài)激光雷達(dá):固態(tài)式方案的特點(diǎn)是不再包含任何機(jī)械運(yùn)動部件,具體包括相控陣(OpticalPhasedArray,OPA)方案、Flash方案、電子掃描方案等。天津激光雷達(dá)制造