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(lèi)，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(lèi)。聚類(lèi)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(chē)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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激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)的具體區(qū)別

從工作原理上來(lái)講，激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)基本類(lèi)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(lèi)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(xiàn)，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(xiàn)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)的應(yīng)用領(lǐng)域

激光雷達(dá)是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達(dá)系統(tǒng)，其原理和構(gòu)造與激光測(cè)距儀極為相似。科學(xué)家把利用激光脈沖進(jìn)行探測(cè)的稱(chēng)為脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激光束進(jìn)行探測(cè)的稱(chēng)為連續(xù)波激光雷達(dá)。激光雷達(dá)的作用是能準(zhǔn)確測(cè)量目標(biāo)位置（距離和角度）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、振動(dòng)和姿態(tài)）和形狀，探測(cè)、識(shí)別、分辨和跟蹤目標(biāo)。那么激光雷達(dá)具體應(yīng)用到哪些領(lǐng)域呢？下面將作詳細(xì)講解！

激光雷達(dá)助力機(jī)器人行走

激光雷達(dá)憑借激光良好的指向性和高度聚焦性，已經(jīng)成為移動(dòng)機(jī)器人的核心傳感器，同時(shí)它也是目前可靠、穩(wěn)定的定位技術(shù)。解決了機(jī)器人行走的問(wèn)題，知道如何路徑規(guī)劃，以及避障的功能。目前，激光雷達(dá)的市場(chǎng)份額大多被諸如美國(guó)Velodyne、美國(guó)Quanergy、德國(guó)SICK、日本HOKUYO等國(guó)外企業(yè)占據(jù)，售價(jià)十分昂貴，多用于地圖、安保及無(wú)人駕駛。為了降低成本，順著“弱硬件 強(qiáng)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(cè)距器，成本將降到 1000 美元一套左右。國(guó)內(nèi)SLAMTEC結(jié)合激光三角測(cè)距技術(shù)與高速視覺(jué)采集處理機(jī)構(gòu)，推出了售價(jià)僅千元的低成本激光雷達(dá)。

無(wú)人駕駛與激光雷達(dá)

無(wú)人駕駛汽車(chē)，即智能駕駛汽車(chē)是一種自動(dòng)化載具，能夠部分或者全方面代替駕駛員進(jìn)行駕駛行為，無(wú)人駕駛汽車(chē)是智能汽車(chē)發(fā)展的較高形態(tài)。無(wú)人駕駛由傳感器、控制器、執(zhí)行器組成，對(duì)應(yīng)感知、決策、執(zhí)行三大功能模塊。

無(wú)人駕駛的產(chǎn)業(yè)鏈包括：1）硬件組件。激光雷達(dá)、攝像頭等各類(lèi)傳感器、集成計(jì)算處理平臺(tái)以及發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)身、集成控制總線(xiàn)等傳統(tǒng)汽車(chē)組件；2）軟件組件。無(wú)人駕駛操作系統(tǒng)（包括感知、規(guī)劃、控制以及汽車(chē)互聯(lián)、數(shù)據(jù)平臺(tái)接口等），高精度地圖數(shù)據(jù)等；3）整車(chē)制造；4）運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

目前，激光雷達(dá)在無(wú)人駕駛技術(shù)中的應(yīng)用，一是對(duì)車(chē)輛周?chē)h(huán)境進(jìn)行3D建模，獲得環(huán)境的深度信息，識(shí)別障礙物，基建可行駛區(qū)域。隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的進(jìn)一步普及和應(yīng)用，帶動(dòng)無(wú)人駕駛產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，激光雷達(dá)作為無(wú)人駕駛中的主流傳感器受益明確。3D激光雷達(dá)是無(wú)人駕駛的核心技術(shù)之一，被視為現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛有效的路徑。上市公司中，萬(wàn)集科技正在開(kāi)展車(chē)載3D激光雷達(dá)技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)；中海達(dá)著手研究并開(kāi)發(fā)適用于無(wú)人駕駛領(lǐng)域的高精度導(dǎo)航地圖、激光雷達(dá)等產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)前景可期。