半固态-棱镜式激光雷达,无人机厂商大疆孵化览沃科技(Livox)入局激光雷达,便是采用的棱镜式扫描方案,大疆利用其在无人机领域积累的电机精确调控技术及自动化产线,有信心克服棱镜轴承或衬套寿命的难题,也为其激光雷达技术构筑护城河。工作原理,棱镜式激光雷达也称为双楔形棱镜式激光雷达,内部包括两个楔形棱镜,激光在通过头一个楔形棱镜后发生一次偏转,通过第二个楔形棱镜后再一次发生偏转。控制两面棱镜的相对转速便可以控制激光束的扫描形态。与前面提到的扫描形式不同,棱镜激光雷达累积的扫描图案形状状若菊花,而并非一行一列的点云状态。这样的好处是只要相对速度控制得当,在同一位置长时间扫描几乎可以覆盖整个区域。激光雷达在工业自动化中用于实时监测生产线上的物体的位置。觅道Mid-360激光雷达参考价
当我们用当前帧和整个点云地图进行匹配的时候,我们便能得到传感器在整个地图中的位姿,从而实现在地图中的定位。传感器车规化,固态激光雷达取消了机械结构,能够击中目前机械旋转式的成本和可靠性的痛点,是激光雷达的发展方向。除了这两大迫切解决的痛点外,目前量产的激光雷达探测距离不足,只能满足低速场景(如厂区内、校园内等)的应用。日常驾驶、高速驾驶的场景仍在测试过程中。当前机械式激光雷达的价格十分昂贵,Velodyne 在售的 64/32/16 线产品的官方定价分别为 8 万/4 万/8 千美元。一方面,机械式激光雷达由发射光源、转镜、接收器、微控马达等精密零部件构成,制造难度大、物料成本较高;另一方面,激光雷达仍未大规模进入量产车、需求量小,研发费用等固定成本难以摊薄。 量产 100 万台 VLP-32后,那么其售价将会降至 400 美元左右。地面激光雷达正规激光雷达以其高分辨率成像能力,在无人机地形测绘中发挥着重要作用。
泛光面阵式(FLASH),泛光面阵式是目前全固态激光雷达中较主流的技术,其原理也就是快闪,它不像 MEMS 或 OPA 的方案会去进行扫描,而是短时间直接发射出一大片覆盖探测区域的激光,再以高度灵敏的接收器,来完成对环境周围图像的绘制。我们以目前较为成熟的车载 MEMS 式激光雷达为例,讲解其关键的硬件参数。这主要是因为激光发射器和接收器不能做在一起导致的,此方案本身便存在小量的误差。现在很多方案,都是向着共轴努力。激光雷达的测距精度,随着距离的变化而变化。
FPGA芯片通常被用作激光雷达的主控芯片,国外厂商的产品性能相比国内供应商大幅先进,但国内产品的逻辑资源规模和高速接口性能也能够满足激光雷达的需求。模拟芯片用于搭建激光雷达系统中发光控制、光电信号转换,以及电信号实时处理等关键子系统。国外供应商在该领域积累已久,技术先进、产能充足、成熟度高,是行业的领导的人。国内供应商相比国外起步较晚,从产品丰富程度到技术水平还普遍存在着一定差距,尤其车规类产品差距会更大。激光雷达在智能交通信号灯控制中实现了车辆流量的精确感知。
关于实际量程:雷达对特定目标的实际量程会受到如下因素的影响:1、目标漫反射率,目标漫反射率不但与材质有关,也与表面朝向有关。目标漫反射率越高,实际量程就越远;2、反射面积,目标表面被激光光斑覆盖的面积。覆盖面积越大,实际测量距离越远;3、透光罩脏污程度,雷达的透光罩脏污会造成透光性能下降,透光性能下降得越多,测量能力越差,透光率下降至 60%时,测量能力可能完全失效;4、大气条件,雷达的实际测量能力同时受到大气条件的影响,特别是在户外工作时。大气的光传播能力越差,雷达的实际测量能力越低。在极端天气条件 (例如浓雾)下,测量能力会完全失效。激光雷达的远程测量能力使其适用于大型工程监测。浙江车载激光雷达设备
激光雷达的实时性使其成为智能交通系统的重要组成部分。觅道Mid-360激光雷达参考价
探测距离,激光雷达标称的较远探测距离一般为150-200m,实际上距离过远的时候,采样的点数会明显变少,测量距离和激光雷达的分辨率有着很大的关系。以激光雷达的垂直分辨率为0.4°较远探测距离为200m举例,在经过200m后激光光束2个点之间的距离为,也就是说只能检测到高于1.4m的障碍物。如下图10所示。如果要分辨具体的障碍物类型,那么需要采样点的数量更多,因此激光雷达有效的探测距离可能只有60-70m。增加激光雷达的探测距离有2种方法,一是增加物体的反射率,二是增加激光的功率。物体的反射率是固定的,无法改变,那么就只能增加激光的功率了。但是增加激光的功率会损伤人眼,只能想办法增加激光的波长,以避开人眼可见光的范围,这样可以适当增大激光的功率。探测距离是制约激光雷达的另一个障碍,汽车在高速行驶的过程中越早发现障碍物,就越能预留越多的反应时间,从而避免交通事故。觅道Mid-360激光雷达参考价