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(cè)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(cè)信號(hào)(激光束),然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)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(cè)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(cè)技術(shù)結(jié)合的先進(jìn)探測(cè)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(zhǎng)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(cè)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(jiàn)光多元探測(cè)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(cè)方法按照探測(cè)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、多普勒等激光雷達(dá)。

3.激光本身具有非常的測(cè)距能力，其測(cè)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(cè)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(guò)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(guò)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(guò)計(jì)算相鄰兩個(gè)激光點(diǎn)間的距離來(lái)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(duì)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(wú)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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從工作原理上來(lái)講，激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)基本類似，都是利用回波成像來(lái)構(gòu)顯被探測(cè)物體的，就相當(dāng)于人類用雙眼探知而蝙蝠是依靠超聲波探知的區(qū)別。不過(guò)激光雷達(dá)發(fā)射的電磁波是一條直線，主要以光粒子發(fā)射為主要方法，而毫米波雷達(dá)發(fā)射出去的電磁波是一個(gè)錐狀的波束，這個(gè)波段的天線主要以電磁輻射為主。

從探測(cè)精度上來(lái)講，激光雷達(dá)具有探測(cè)精度高、探測(cè)范圍廣及穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在度方面，毫米波雷達(dá)的探測(cè)距離受到頻段損耗的直接制約（想要探測(cè)的遠(yuǎn)，就必須使用高頻段雷達(dá)），也無(wú)法感知行人，并且對(duì)周邊所有障礙物無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)的建模。這一點(diǎn)就大不如激光雷達(dá)。

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激光雷達(dá)lidar目前的技術(shù)難點(diǎn)在哪，關(guān)鍵技術(shù)都有哪些？

對(duì)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵技術(shù)之一是導(dǎo)電滑環(huán)，其次是校正工作的自動(dòng)化問(wèn)題，校正不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不但產(chǎn)量上不去，產(chǎn)品的一致性也很難保證。

對(duì)于全固態(tài)激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，難的問(wèn)題莫過(guò)于在不借助機(jī)械或盡量少借助機(jī)械結(jié)構(gòu)的前提下，如何實(shí)現(xiàn)光路的偏轉(zhuǎn)（發(fā)射），其次是如何實(shí)現(xiàn)激光回波的高信噪比檢測(cè)（接收），目前能夠看到的技術(shù)主要是兩種：MEMS和相控陣。

MEMS技術(shù)的核心是一個(gè)叫做微振鏡的器件，通過(guò)對(duì)一塊小鏡子的高頻振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光路的偏轉(zhuǎn)。MEMS技術(shù)比較成熟，缺點(diǎn)是存在激光的反射，反射過(guò)程中激光會(huì)有較大損失，導(dǎo)致回波信噪比偏低。

相控陣技術(shù)目前只有Quanergy在搞，將n×m個(gè)微功率的激光器集成到一個(gè)芯片上，通過(guò)相控陣技術(shù)實(shí)現(xiàn)激光的定向發(fā)射，這個(gè)技術(shù)如果能夠成功，將徹底顛覆現(xiàn)有的機(jī)械式激光雷達(dá)，激光雷達(dá)掃描速度偏低的問(wèn)題。

但是和MEMS一樣，相控陣技術(shù)只解決了激光的發(fā)射問(wèn)題，沒(méi)有解決接收問(wèn)題。到目前為止，相控陣技術(shù)的檢測(cè)距離還是偏低的。不論是MEMS，還是相控陣，亦或是什么黑科技，只有同時(shí)解決激光的偏轉(zhuǎn)（發(fā)射）和高信噪比接收，才能笑到后。

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激光雷達(dá)在VR/AR上的應(yīng)用

VR/AR也是近幾年火起來(lái)的，市場(chǎng)前景可觀。VR一體機(jī)、智能眼鏡等產(chǎn)品已經(jīng)面市，AR眼鏡、AR頭顯的應(yīng)用也是非常之廣。

在用到AR頭顯進(jìn)行的游戲中，運(yùn)用的空間感知定位技術(shù)里面會(huì)用到激光雷達(dá)和許多配套的光學(xué)傳感器，通過(guò)SLAM技術(shù)（即時(shí)定位與地圖構(gòu)建），精準(zhǔn)定位自己在三維空間中的位置，增強(qiáng)在游戲中的真實(shí)體驗(yàn)感。