什么是激光雷达？强大技术解读

什么是激光雷达？激光雷达的基本功能

激光雷达的基本功能是从设备发射激光脉冲，激光脉冲撞击物体后反射，返回时被设备记录下来。.

利用精确的时间信息，设备可以知道光束从发射到接收的飞行时间，并利用时间和不变的光速计算出与物体的距离。如果设备知道脉冲在水平面和垂直面上的角度以及到物体的距离，那么它就掌握了以球面坐标建立三维图像所需的全部信息。这意味着测量到的每个点都能知道其相对于激光雷达坐标框架的三维位置、记录时间以及反射光束的强度。

这样，激光雷达就能绘制其周围环境的地图。发出的激光脉冲越多，其效果就越好。许多激光雷达设备都有固定的激光束通道，可以将周围区域 "切片 "为三维图像，每个切片都是激光雷达的一个锥形表面。您可以从下面的 Velodyne 查看软件截图中看到这一点。VLP16 激光雷达有 16 个激光通道，当设备静止时，可以通过 16 个环境 "切片 "看到。其他激光雷达则可以通过改变光束方向的智能方法来填补空白。其他激光雷达则使用单通道来绘制三维空间图。

什么是激光雷达？不同类型的激光雷达传感器

激光雷达有许多不同类型，适用性、性能和物理特性各不相同。大部分市售的激光雷达都是通过机械方式工作，利用激光、反射镜和机械旋转来绘制三维环境。下图摘自 Hesai XT 手册，从图中可以看到内部激光是如何被分割成 32 个激光通道从设备中发射出来的。每个通道都有一个固定的仰角。然后通过机械旋转使这些通道在水平面内旋转，从而覆盖一个 3D 区域。.

固态激光雷达

另一种越来越常见的激光雷达技术是固态激光雷达。.

这项技术带来了无移动部件的高精度激光雷达，成本大大降低。固态激光雷达没有活动部件，因为它使用的是印刷在硅芯片上的技术，非常适合规模化生产，而且设备非常坚固耐用。在不久的将来，这些激光雷达很可能会出现在各种系统中。在 OXTS，我们对固态激光雷达的使用很感兴趣，尤其是在汽车领域，它被用来为自动驾驶系统提供传感器数据。

我们将激光雷达与导航数据相结合，用于其主要用途之一--移动测绘。需要非常精确的导航数据与激光雷达配对，才能达到激光雷达所能达到的精度水平。如果激光雷达精确到毫米或厘米级别，那么导航数据也需要精确到这一级别。这往往会使导航设备成为整个系统误差的瓶颈。要获得勘测级的激光雷达点云数据，就必须使用具有强大 IMU 和 GNSS 接收机技术的勘测级 INS，并将其与卡尔曼滤波器紧密结合。导航数据可将激光雷达的帧组合成可用的后处理点云。

飞机可携带激光雷达进行长基线地理勘测，无人机多旋翼飞行器可携带激光雷达进行高精度道路或建筑物勘测。激光雷达数据还可以与照相机数据相结合，为点云提供更多维度，例如为现实世界的地标提供逼真的数字孪生模型所需的 RGB 数据。激光雷达的用途非常广泛，应用范围也非常深远，因此很快就成为了主要的测量传感器技术。

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