激光雷達(dá)LiDAR(LightLaser Detection and Ranging)

是激光探測(cè)及測(cè)距系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。用激光器作為輻射源的雷達(dá)。激光雷達(dá)是激光技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 。由發(fā)射機(jī) 、天線 、接收機(jī) 、跟蹤架及信息處理等部分組成。發(fā)射機(jī)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)諧的固體激光器等；天線是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡；接收機(jī)采用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。激光雷達(dá)采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測(cè)方法分直接探測(cè)與外差探測(cè)。

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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)分類(lèi)

一般來(lái)說(shuō)，按照現(xiàn)代的激光雷達(dá)的概念，常分為以下幾種:

1、按激光波段分，有紫外激光雷達(dá)、可見(jiàn)激光雷達(dá)和紅外激光雷達(dá)。

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

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

4、按顯示方式分，有模擬或數(shù)字顯示激光雷達(dá)和成像激光雷達(dá)。

5、按運(yùn)載平臺(tái)分，有地基固定式激光雷達(dá)、車(chē)載激光雷達(dá)、機(jī)載激光雷達(dá)、船載激光雷達(dá)、星載激光雷達(dá)、彈載激光雷達(dá)和手持式激光雷達(dá)等。

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固態(tài)激光雷達(dá)三種技術(shù)手段

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

采用相控陣原理實(shí)現(xiàn)固態(tài)激光雷達(dá)，完全取消了機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中每個(gè)發(fā)射單元的相位差來(lái)改變激光的出射角度。光學(xué)相控陣一般都是通過(guò)電信號(hào)對(duì)其相位進(jìn)行嚴(yán)格的控制實(shí)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(shí)生產(chǎn)難度高。

采用3D Flash技術(shù)的固態(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)。雖然穩(wěn)定性和成本不錯(cuò)，但主要問(wèn)題在于探測(cè)距離較近，在技術(shù)的可靠性方面還存在問(wèn)題。

而基于MEMS的固態(tài)激光雷達(dá)，是通過(guò)微振鏡的方式改變單個(gè)的發(fā)射角度進(jìn)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(dá)，有很多的廠家在研發(fā)。MEMS相對(duì)于前兩者，技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)，且價(jià)格也比較低廉。因此被主機(jī)廠商也一致看好。

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