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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與雷達技術相結合的產物 。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信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數。

2.用激光器作為發(fā)射光源，采用光電探測技術手段的主動遙感設備。激光雷達是激光技術與現代光電探測技術結合的先進探測方式。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據已經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據后。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)激光雷達三種技術手段

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

采用相控陣原理實現固態(tài)激光雷達，完全取消了機械結構，通過調節(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光束指向掃描，因此也可以稱為電子掃描技術。但也易形成旁瓣，影響光束作用距離和角分辨率，同時生產難度高。

采用3D Flash技術的固態(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，技術上更容易實現，且價格也比較低廉。因此被主機廠商也一致看好。

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