線數(shù),線數(shù)越高,表示單位時間內(nèi)采樣的點(diǎn)就越多,分辨率也就越高,目前無人駕駛車一般采用32線或64線的激光雷達(dá)。分辨率,分辨率和激光光束之間的夾角有關(guān),夾角越小,分辨率越高。固態(tài)激光雷達(dá)的垂直分辨率和水平分辨率大概相當(dāng),約為0.1°,旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)的水平角分辨率為0.08°,垂直角分辨率約為0.4°。探測距離,激光雷達(dá)的較大測量距離。在自動駕駛領(lǐng)域應(yīng)用的激光雷達(dá)的測距范圍普遍在100~200m左右。測量精度,激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)手冊中的測量精度(Accuracy)常表示為,例如±2cm的形式。精度表示設(shè)備測量位置與實(shí)際位置偏差的范圍。遠(yuǎn)探測 70 米 @80% 反射率,Mid - 360 無懼室外強(qiáng)光,性能穩(wěn)定。貴州航道激光雷達(dá)
而如較新的 Livox Horizon 激光雷達(dá),也包含了多回波信息及噪點(diǎn)信息,格式如下:每個標(biāo)記信息由1字節(jié)組成:該字節(jié)中 bit7 和 bit6 為頭一組,bit5 和 bit4 為第二組,bit3 和 bit2 為第三組,bit1 和 bit0 為第四組。第二組表示的是該采樣點(diǎn)的回波次序。由于 Livox Horizon 采用同軸光路,即使外部無被測物體,其內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)也會產(chǎn)生一個回波,該回波記為第 0 個回波。隨后,若激光出射方向存在可被探測的物體,則較先返回系統(tǒng)的激光回波記為第 1 個回波,隨后為第 2 個回波,以此類推。如果被探測物體距離過近(例如 1.5m),第 1 個回波將會融合到第 0 個回波里,該回波記為第 0 個回波。毫米波激光雷達(dá)廠商激光雷達(dá)通過多角度掃描,獲取目標(biāo)的完整信息。
分類,激光雷達(dá)按結(jié)構(gòu)不同大致可以分為:機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)、混合半固態(tài)激光雷達(dá)和全固態(tài)激光雷達(dá)(Flash快閃和OPA相控陣,統(tǒng)稱為非掃描式)。(一)機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá),機(jī)械式激光雷達(dá)體積大、成本較高、裝配難。它通過旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)橫向360度的覆蓋面,通過內(nèi)部鏡片實(shí)現(xiàn)垂直角度的覆蓋面,同比有著更耐用穩(wěn)定的特點(diǎn),所以我們看到的自動駕駛路試車大多采用這種類型,雷達(dá)在車頂不停的在旋轉(zhuǎn)完成橫向掃描,靠增加激光束,實(shí)現(xiàn)縱向?qū)挿旱膾呙琛#ǘ┗旌习牍虘B(tài)激光雷達(dá)。按照掃描方式分為:轉(zhuǎn)鏡、硅基MEMS、振鏡+轉(zhuǎn)鏡、旋轉(zhuǎn)透射棱鏡。
MEMS:MEMS激光雷達(dá)通過“振動”調(diào)整激光反射角度,實(shí)現(xiàn)掃描,激光發(fā)射器固定不動,但很考驗(yàn)接收器的能力,而且壽命同樣是行業(yè)內(nèi)的重大挑戰(zhàn)。支撐振鏡的懸臂梁角度有限,覆蓋面很小,所以需要多個雷達(dá)進(jìn)行共同拼接才能實(shí)現(xiàn)大視角覆蓋,這就會在每個激光雷達(dá)掃描的邊緣出現(xiàn)不均勻的畸變與重疊,不利于算法處理。另外,懸臂梁很細(xì),機(jī)械壽命也有待進(jìn)一步提升。振鏡+轉(zhuǎn)鏡:在轉(zhuǎn)鏡的基礎(chǔ)上加入振鏡,轉(zhuǎn)鏡負(fù)責(zé)橫向,振鏡負(fù)責(zé)縱向,滿足更寬泛的掃射角度,頻率更高價格相比前兩者更貴,但同樣面臨壽命問題。管道檢測使用激光雷達(dá)探查內(nèi)部,預(yù)防泄漏等事故。
在實(shí)際應(yīng)用中,很多時候并不知道點(diǎn)云之間的鄰接關(guān)系。針對此,研究人員開發(fā)了較小張樹算法和連接圖算法以實(shí)現(xiàn)鄰接關(guān)系的計(jì)算。總體而言,三維模型重建算法的發(fā)展趨勢是自動化程度越來越高,所需人工干預(yù)越來越少,且應(yīng)用面越來越廣。然而,現(xiàn)有算法依然存在運(yùn)算復(fù)雜度較高、只能針對單個物體、且對背景干擾敏感等問題。研究具有較低運(yùn)算復(fù)雜度且不依賴于先驗(yàn)知識的全自動三維模型重建算法,是目前的主要難點(diǎn)。然而,如何在包含遮擋、背景干擾、噪聲、逸出點(diǎn)以及數(shù)據(jù)分辨率變化等的復(fù)雜場景中實(shí)現(xiàn)對感興趣目標(biāo)的檢測識別與分割,仍然是一個富有挑戰(zhàn)性的問題。激光雷達(dá)的高穩(wěn)定性使其在太空探測任務(wù)中備受青睞。黑龍江地面激光雷達(dá)
憑借主動抗串?dāng)_,Mid - 360 在室內(nèi)多雷達(dá)信號中穩(wěn)定工作。貴州航道激光雷達(dá)
激光光源,由于激光器發(fā)射的光線需要投射至整個FOV平面區(qū)域內(nèi),除了面光源可以直接發(fā)射整面光線外,點(diǎn)光源則需要做二維掃描覆蓋整個FOV區(qū)域,線光源需要做一維掃描覆蓋整個FOV區(qū)域。其中點(diǎn)光源根據(jù)光源發(fā)射的形式又可以分為EEL(Edge-Emitting Laser邊發(fā)射激光器)和VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser垂直腔面發(fā)射激光器)兩種,二者區(qū)別在于EEL激光平行于襯底表面發(fā)出(如圖1),VCSEL激光垂直于襯底表面發(fā)出(如圖2)。其中VCSEL式易于進(jìn)行芯片式陣列布置,通常使用此類光源進(jìn)行陣列式布置形成線光源(一維陣列)或面光源(二維陣列),VCSEL光源剖面圖與二維陣列光源芯片示意圖如下貴州航道激光雷達(dá)