激光雷達LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)

是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱。用激光器作為輻射源的雷達。激光雷達是激光技術(shù)與雷達技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 。由發(fā)射機 、天線 、接收機 、跟蹤架及信息處理等部分組成。發(fā)射機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、半導體激光器及波長可調(diào)諧的固體激光器等；天線是光學望遠鏡；接收機采用各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測器件等。激光雷達采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測方法分直接探測與外差探測。

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激光雷達的方法及步驟

1.激光雷達，是以發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。其工作原理是向目標發(fā)射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發(fā)射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關(guān)信息,如目標距離、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，采用光電探測技術(shù)手段的主動遙感設(shè)備。激光雷達是激光技術(shù)與現(xiàn)代光電探測技術(shù)結(jié)合的先進探測方式。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、半導體激光器及波長可調(diào)諧的固體激光器以及光學擴束單元等組成；接收系統(tǒng)采用望遠鏡和各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測器件等組合。激光雷達采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測方法按照探測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。

3.激光本身具有非常的測距能力，其測距精度可達幾個厘米，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LIDAR從移動平臺上獲得的數(shù)據(jù)已經(jīng)成為可能并被廣泛應用。

4.通過激光雷達獲取到三維點去數(shù)據(jù)后。進行點云分離，然后進行聚類，一般都是通過計算相鄰兩個激光點間的距離來決定是否屬于同一類。聚類完之后進行障礙物識別。識別也障礙物之后，進行前后兩頻對比，可以識別是靜態(tài)障礙物還是動態(tài)障礙物。動態(tài)障礙物也可以計算出運動速度等。結(jié)合無人駕駛汽車當前的位置信息，計算出避障所需的安全距離，達到壁障功能。

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激光雷達分類

一般來說，按照現(xiàn)代的激光雷達的概念，常分為以下幾種:

1、按激光波段分，有紫外激光雷達、可見激光雷達和紅外激光雷達。

2、按激光介質(zhì)分，有氣體激光雷達、固體激光雷達、半導體激光雷達和二極管激光泵浦固體激光雷達等。

3、按激光發(fā)射波形分，有脈沖激光雷達、連續(xù)波激光雷達和混合型激光雷達等。

4、按顯示方式分，有模擬或數(shù)字顯示激光雷達和成像激光雷達。

5、按運載平臺分，有地基固定式激光雷達、車載激光雷達、機載激光雷達、船載激光雷達、星載激光雷達、彈載激光雷達和手持式激光雷達等。

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固態(tài)激光雷達三種技術(shù)手段

所謂的固態(tài)激光雷達，大家普遍的認識是不旋轉(zhuǎn)的就是固態(tài)激光雷達。通常分為三種，基于相控陣、Flash、MEMS三種方式實現(xiàn)的。

采用相控陣原理實現(xiàn)固態(tài)激光雷達，完全取消了機械結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中每個發(fā)射單元的相位差來改變激光的出射角度。光學相控陣一般都是通過電信號對其相位進行嚴格的控制實現(xiàn)光束指向掃描，因此也可以稱為電子掃描技術(shù)。但也易形成旁瓣，影響光束作用距離和角分辨率，同時生產(chǎn)難度高。

采用3D Flash技術(shù)的固態(tài)激光雷達屬于非掃描式雷達，發(fā)射面陣光，是以2維或3維圖像為重點輸出內(nèi)容的激光雷達。雖然穩(wěn)定性和成本不錯，但主要問題在于探測距離較近，在技術(shù)的可靠性方面還存在問題。

而基于MEMS的固態(tài)激光雷達，是通過微振鏡的方式改變單個的發(fā)射角度進行掃描，由此形成一種面陣的掃描視野。目前基于MEMS方式的激光雷達，有很多的廠家在研發(fā)。MEMS相對于前兩者，技術(shù)上更容易實現(xiàn)，且價格也比較低廉。因此被主機廠商也一致看好。

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