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激光雷达的性能指标有哪些 激光雷达的测距方法有哪些

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激光雷达的性能指标有哪些

激光雷达的主要性能参数有激光的波长探测距离FOV(垂直 水平)测距精度角分辨率出点数线束安全等级输出参数IP防护等级功率供电电压激光发射方式(机械/固态)使用寿命等

1激光的波长目前市场上三维成像激光雷达最常用的波长是905nm和1550nm1550nm波长LiDAR传感器可以以更高的功率运行以提高探测范围同时对于雨雾的穿透力更强905nm的主要优点是硅在该波长处吸收光子而硅基光电探测器通常比探测1550nm光所需的铟镓砷(InGaAs)近红外探测器便宜

2安全等级激光雷达的安全等级是否满足Class1需要考虑特定波长的激光产品在完全工作时间内的激光输出功率即激光辐射的安全性是波长输出功率和激光辐射时间的综合作用的结果

3探测距离激光雷达的测距与目标的反射率相关目标的反射率越高则测量的距离越远目标的反射率越低则测量的距离越近因此在查看激光雷达的探测距离时要知道该测量距离是目标反射率为多少时的探测距离

4FOV激光雷达的视场角有水平视场角和垂直视场角如果是机械旋转激光雷达则其水平视场角为360度

5角分辨率一个是垂直分辨率另一个是水平分辨率水平方向上做到高分辨率其实不难因为水平方向上是由电机带动的所以水平分辨率可以做得很高一般可以做到0.01度级别垂直分辨率是与发射器几何大小相关也与其排布有关系就是相邻两个发射器间隔做得越小垂直分辨率也就会越小垂直分辨率为0.1~1度的级别

6出点数每秒激光雷达发射的激光点数激光雷达的点数一般从几万点至几十万点每秒左右

7线束多线激光雷达就是通过多个激光发射器在垂直方向上的分布通过电机的旋转形成多条线束的扫描多少线的激光雷达合适主要是说多少线的激光雷达扫出来的物体能够适合算法的需求理论上讲当然是线束越多越密对环境描述就更加充分这样还可以降低算法的要求常见的激光雷达的线束有16线32线64线等

8输出参数障碍物的位置(三维)速度(三维)方向时间戳(某些激光雷达有)反射率

9使用寿命机械旋转的激光雷达的使用寿命一般在几千小时固态激光雷达的使用寿命可高达10万小时

10激光发射方式传统的采用机械旋转的结构机械旋转容易导致磨损使得激光雷达的使用寿命有限固态激光雷达主要由三类-FlashMEMS相控阵Flash激光雷达只要有光源就能用脉冲一次覆盖整个视场随后再用飞行时间(ToF)方法接收相关数据并绘制出激光雷达周围的目标MEMS激光雷达其结构相当简单只要一束激光和一块反光镜具体来说激光射向这块类似陀螺一样旋转的反光镜就行反光镜通过转动可以实现对激光方向的控制相控阵激光雷达利用独立天线同步形成的微阵列相控阵可以向任何方向发送无线电波完全省略了旋转这一步骤只需控制每个天线发送信号间的时机或阵列就能控制信号射向特定位置

激光雷达的测距方法有哪些

就像大家所熟知的那样路程=速度×时间激光雷达的测距过程也离不开这个公式在空间中激光的飞行速度是已知的3×108m/s现有的激光雷达测距方法有很多种除了直接测量激光脉冲飞行时间的方式还可以通过对发射激光信号的幅度频率等参数进行调制来间接的获取目标的距离信息

利用激光雷达进行距离测量针对不同的应用场景我们要对症下药

1激光测距里的千里眼脉冲激光测距法

脉冲激光具有峰值功率大的特点这使它能够在空间中传播很长的距离所以脉冲激光测距法可以对很远的目标进行测量很远是有多远呢目前人类历史上最远的激光测量距离是地球和月亮之间的距离他们采用的就是脉冲激光测距法自2019年6月以来我国天琴计划团队已经多次成功实现地月距离的测量通过对脉冲飞行时间的精确计时得到地月距离在351000km到406000km(椭圆轨道)之间波动

脉冲激光测距是一种发展十分成熟的测距体制不仅可以用来对远目标探测还可以用在数公里甚至数十米测量场景下目前的汽车自动驾驶中也大多采用这种方法其测距精度可以达到厘米量级这对大部分的应用场景已经足够

2明察秋毫的相位激光测距法

对那些对测距精度要求较高的应用场景空间交汇对接中最后的接近段等厘米级的测距精度已经不能满足它们的要求这时候需要用相位激光测距的方法来测量

相位激光测距发射的是经过了调制的连续激光信号通过测量回波信号与发射信号之间的相位差来确定目标的距离与脉冲激光测距相比相位式激光测距法有更高的测距精度其测距精度可以达到毫米级但是由于相位式测距发射的激光为连续波这使得它的平均功率远低于脉冲激光的峰值功率因而无法实现远距离目标的探测我们生活中常用的手持式激光测距仪大多都是采用相位激光测距的方法

3追着你测的调频连续波激光测距法

如果目标是运动的除了距离我们还想知道目标的速度时该怎么办呢随着航天技术的发展保证航天器能够安全的软着陆成为一个重要的问题单次脉冲激光测距和相位测距法只能获得目标的距离信息若要获得其速度至少需要两次测量结果并结合两次测量的时间间隔来计算而这样计算出来的平均速度的精度远低于激光多普勒测速雷达的测速精度

调频连续波激光测距方法可以解决这个问题它不仅可以测距还可以测速因此可以应用于相对运动速度较高的目标测距

2023-08-01
方法
方法
方法的含义较广泛,一般是指为获得某种东西或达到某种目的而采取的手段与行为方式。方法虽然也被人们称之为活动的手段,但它不是物化了的手段,是人类认识客观世界和改造客观世界应遵循的某种方式、途径和程序的总和。因之,黑格尔把方法也称之为主观方面的手段。方法在哲学、科学及生活中有着不同的解释与定义。
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