LiDAR 技術(shù)的其它應(yīng)用,LiDAR 的應(yīng)用范圍普遍而多樣。在大氣科學(xué)中,LiDAR已被用于檢測多種大氣成分。已經(jīng)應(yīng)用于表征大氣中的氣溶膠,研究高層大氣風(fēng),剖面云,幫助收集天氣數(shù)據(jù),以及其它許多應(yīng)用場合。在天文學(xué)中,LiDAR已被用于測量距離,包括遠(yuǎn)距離物體(例如月球)和近距離物體。實際上,LiDAR是將地月距離測量的精度提高到毫米級的關(guān)鍵設(shè)備。LiDAR還在天文學(xué)應(yīng)用中用于建立導(dǎo)星。在考古學(xué)中,LiDAR已被用于繪制茂密森林樹冠下的古代交通系統(tǒng)地圖。體育賽事上激光雷達(dá)追蹤運動員,輔助賽事分析評估。北京傲覽Avia激光雷達(dá)制造
LiDAR的結(jié)構(gòu)。激光雷達(dá)主要包括激光發(fā)射、接收、掃描器、透鏡天線和信號處理電路組成。激光發(fā)射部分主要有兩種,一種是激光二極管,通常有硅和砷化鎵兩種基底材料,再有一種就是目前非?;馃岬拇怪鼻幻姘l(fā)射(VCSEL)(比如 iPhone 上的 LiDAR),VCSEL 的優(yōu)點是價格低廉,體積極小,功耗極低,缺點是有效距離比較短,需要多級放大才能達(dá)到車用的有效距離。激光雷達(dá)主要應(yīng)用了激光測距的原理,而如何制造合適的結(jié)構(gòu)使得傳感器能向多個方向發(fā)射激光束,如何測量激光往返的時間,這便區(qū)分出了不同的激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)。無人礦車激光雷達(dá)廠家激光雷達(dá)在考古發(fā)掘中用于繪制遺址的三維模型。
楔形棱鏡旋轉(zhuǎn)雷達(dá),收發(fā)模塊的PLD(PulsedLaserDiode)發(fā)射出激光,通過反射鏡和凸透鏡變成平行光,掃描模塊的兩個旋轉(zhuǎn)的棱鏡改變光路,使激光從某個角度發(fā)射出去。激光打到物體上,反射后從原光路回來,被APD接收。與MEMSLidar相比,它可以做到很大的通光孔徑,距離也會測得較遠(yuǎn)。與機(jī)械旋轉(zhuǎn)Lidar相比,它極大地減少了激光發(fā)射和接收的線數(shù),降低了對焦與標(biāo)定的復(fù)雜度,大幅提升生產(chǎn)效率,降低成本。優(yōu)點:非重復(fù)掃描,解決了機(jī)械式激光雷達(dá)的線式掃描導(dǎo)致漏檢物體的問題;可實現(xiàn)隨著掃描時間增加,達(dá)到近100%的視場覆蓋率;沒有電子元器件的旋轉(zhuǎn)磨損,可靠性更高,符合車規(guī)。缺點:單個雷達(dá)的FOV較小,視場覆蓋率取決于積分時間;獨特的掃描方式使其點云的分布不同于傳統(tǒng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)Lidar,需要算法適配。
優(yōu)劣勢分析:優(yōu)點:FLASH激光雷達(dá)較大的優(yōu)勢在于可以一次性實現(xiàn)全局成像來完成探測,且成像速度快。體積小,易安裝,易融入車的整體外觀設(shè)計。設(shè)計簡潔,元件極少,成本低。信號處理電路簡單,消耗運算資源少,整體成本低。刷新頻率可高達(dá)3MHz,是傳統(tǒng)攝像頭的10萬倍,實時性好,因此易過車規(guī)。缺點:不過FLASH激光單點面積比掃描型激光單點大,因此其功率密度較低,進(jìn)而影響到探測精度和探測距離(低于50米)。要改善其性能,需要使用功率更大的激光器,或更先進(jìn)的激光發(fā)射陣列,讓發(fā)光單元按一定模式導(dǎo)通點亮,以取得掃描器的效果。Mid - 360 小巧體積,安裝布置靈活,滿足移動機(jī)器人多樣安裝需求。
激光雷達(dá)難點:當(dāng)周邊環(huán)境中存在透明介質(zhì) (如潔凈水體) 時,位于透明介質(zhì)內(nèi)部或后方的目標(biāo)能夠被測到。由于光線在透明介質(zhì)中會發(fā)生折射,被測目標(biāo)實際上位于折射光路上,而測量結(jié)果則位于直線光路上,測量出的目標(biāo)位置會發(fā)生偏差,此外,雷達(dá)也可能會收到兩個反射回波,一個來自于透明介質(zhì)內(nèi)部或后方的實際目標(biāo)表面的反射,另一個來自于不完全潔凈的透明介質(zhì)表面的漫反射,此時的測量結(jié)果不確定,有可能是介質(zhì)表面,也可能是實際目標(biāo)。激光雷達(dá)的分辨率高,能夠捕捉到細(xì)微的目標(biāo)特征。深圳汽車激光雷達(dá)
海洋探測中激光雷達(dá)測量海底地貌,支持海洋資源開發(fā)。北京傲覽Avia激光雷達(dá)制造
也有使用相干法,即為調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)激光雷達(dá)發(fā)射一束連續(xù)的光束,頻率隨時間穩(wěn)定地發(fā)生變化。由于源光束的頻率在不斷變化,光束傳輸距離的差異會導(dǎo)致頻率的差異,將回波信號與本振信號混頻并經(jīng)低通濾波后,得到的差頻信號是光束往返時間的函數(shù)。調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)不會受到其他激光雷達(dá)或太陽光的干擾且無測距盲區(qū);還可以利用多普勒頻移測量物體的速度和距離。調(diào)頻延續(xù)波 LiDAR 概念并不新穎,但是面對的技術(shù)挑戰(zhàn)不少,例如發(fā)射激光的線寬限制、線性調(diào)頻脈沖的頻率范圍、線性脈沖頻率變化的線性度,以及單個線性調(diào)頻脈沖的可復(fù)制性等。北京傲覽Avia激光雷達(dá)制造