國外廠商在激光器和探測器行業(yè)耕耘較久,產(chǎn)品的成熟度和可靠性上有更多的實踐經(jīng)驗和優(yōu)勢,客戶群體也更為普遍。國內廠商近些年發(fā)展迅速,產(chǎn)品性能已經(jīng)基本接近國外供應鏈水平,并已經(jīng)有通過車規(guī)認證(AEC-Q102)的國產(chǎn)激光器和探測器出現(xiàn),元器件的車規(guī)化是車規(guī)級激光雷達實現(xiàn)的基礎,國內廠商能夠滿足這一需求。相比國外廠商,國內廠商在產(chǎn)品的定制化上有較大的靈活性,價格也有一定優(yōu)勢。光學部件方面,激光雷達公司一般為自主研發(fā)設計,然后選擇行業(yè)內的加工公司完成生產(chǎn)和加工工序。光學部件國內廠商的技術水平已經(jīng)完全達到或超越國外供應鏈的水準,且有明顯的成本優(yōu)勢,已經(jīng)可以完全替代國外供應鏈和滿足產(chǎn)品加工的需求。激光雷達的實時性使其成為智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。北京航道激光雷達
MEMS陣鏡激光雷達優(yōu)點:MEMS微振鏡擺脫了笨重的馬達、多發(fā)射/接收模組等機械運動裝置,毫米級尺寸的微振鏡較大程度上減少了激光雷達的尺寸,提高了穩(wěn)定性;MEMS微振鏡可減少激光發(fā)射器和探測器數(shù)量,極大地降低成本。缺點:有限的光學口徑和掃描角度限制了Lidar的測距能力和FOV,大視場角需要多子視場拼接,這對點云拼接算法和點云穩(wěn)定度要求都較高;抗沖擊可靠性存疑;振鏡尺寸問題:遠距離探測需要較大的振鏡,不但價格貴,對快軸/慢軸負擔大,材質的耐久疲勞度存在風險,難以滿足車規(guī)的DV、PV的可靠性、穩(wěn)定性、沖擊、跌落測試要求;懸臂梁:硅基MEMS的懸臂梁結構實際非常脆弱,快慢軸同時對微振鏡進行反向扭動,外界的振動或沖擊極易直接致其斷裂。江蘇工業(yè)激光雷達渠道礦山開采中激光雷達監(jiān)測地形變化,預防潛在地質災害。
目前,LiDAR已普遍應用于各個領域。在大氣科學中,LiDAR被用于空氣質量監(jiān)測和污染物檢測;在天文學領域,LiDAR技術可用于觀察行星表面地貌特征以及太陽系內其他天體的形態(tài)結構;在工程建設方面,利用LiDAR技術可以快速獲取地形數(shù)據(jù)、制作數(shù)字高程模型(DEM)以及生成精確的三維地圖;而在汽車領域中,人們普遍認為LiDAR是一項關鍵的光學距離感知技術,在自動駕駛領域得到了普遍應用。幾乎所有投入自動駕駛研發(fā)的廠商都將LiDAR視為一項關鍵技術,并且已經(jīng)有一些低成本、小體積的LiDAR系統(tǒng)被應用于高級駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)。
反射強度,LiDAR 返回的每個數(shù)據(jù)中,除了根據(jù)速度和時間計算出的反射強度其實是指激光點回波功率和發(fā)射功率的比值。而激光的反射強度根據(jù)現(xiàn)有的光學模型,可以較好的刻畫為以下模型。我們可以看到,激光點的反射率和距離的平方成反比,和物體的入射角成反比。入射角是入射光線與物體表面法線的夾角。時間戳和編碼信息,LiDAR 通常從硬件層面支持授時,即有硬件 trigger 觸發(fā) LiDAR 數(shù)據(jù),并支持給這一幀數(shù)據(jù)打上時間戳。通常會提供支持三種時間同步接口,IEEE 15882008同步,遵循精確時間協(xié)議,通過以太網(wǎng)對測量以及系統(tǒng)控制實現(xiàn)精確的時鐘同步。激光雷達的掃描速度快,提高了數(shù)據(jù)處理效率。
在三維模型重建方面,較初的研究集中于鄰接關系和初始姿態(tài)均已知時的點云精配準、點云融合以及三維表面重建。在此,鄰接關系用以指明哪些點云與給定的某幅點云之間具有一定的重疊區(qū)域,該關系通常通過記錄每幅點云的掃描順序得到。而初始姿態(tài)則依賴于轉臺標定、物體表面標記點或者人工選取對應點等方式實現(xiàn)。這類算法需要較多的人工干預,因而自動化程度不高。接著,研究人員轉向點云鄰接關系已知但初始姿態(tài)未知情況下的三維模型重建,常見方法有基于關鍵點匹配、基于線匹配、以及基于面匹配 等三類算法。激光雷達在智能交通信號燈控制中實現(xiàn)了車輛流量的精確感知。浙江連續(xù)波激光雷達規(guī)格
激光雷達用于林業(yè)監(jiān)測樹木參數(shù),為森林資源評估提供助力。北京航道激光雷達
測距準度:激光雷達探測得到距離數(shù)據(jù)與真值之間的差距,準度越高表示測量結果與真實數(shù)據(jù)符合程度越高。點頻:激光雷達每秒完成探測并獲取的探測點的數(shù)目??垢蓴_:激光雷達對工作同一環(huán)境下、采用相同激光波段的其他激光雷達的干擾信號的抵抗能力,抗干擾能力越強說明在多臺激光雷達共同工作的條件下產(chǎn)生的噪點率越低功耗:激光雷達系統(tǒng)工作狀態(tài)下所消耗的電功率。激光雷達線數(shù):一般指激光雷達垂直方向上的測量線的數(shù)量,對于一定的角度范圍,線數(shù)越多表示角度分辨率越高,對目標物的細節(jié)分辨能力越強。北京航道激光雷達