什么是 LiDAR？

LiDAR的基本功能是由设备发射激光脉冲，然后击中物体，进行反射，并在返回时被设备登记。利用精确的时间信息，设备知道光束从发射到接收之间的飞行时间，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和垂直平面上的角度以及到物体的距离，那么它就拥有了以球面坐标建立三维图像所需的一切。这意味着每一个被测量的点都有其相对于LiDAR坐标框架的三维位置、其记录时间和反射光束的强度。

这使LiDAR能够绘制其直接环境。发出的激光脉冲越多，它就越能有效地做到这一点。许多LiDAR设备都有固定的激光束通道，这些激光束以 "切片 "的形式建立起周围地区的三维图像，每个切片都是LiDAR的一个锥形表面。你可以从下面的截图中看到这一点，该截图取自Velodyne's viewing software。VLP16激光雷达有16个激光通道，当设备处于静止状态时，可以看到16个环境 "切片"。其他的激光雷达有智能的方法来改变光束的方向以填补空白。其他LiDAR将使用单一通道来绘制三维空间。

有许多不同类型的LiDAR，涵盖了一系列的适用性、性能和物理特性。许多商业化的LiDAR是以机械方式工作的。使用激光、镜子和机械旋转，激光通道映射出三维环境。在下图中，取自Hesai XT手册，你可以看到里面的激光是如何被分割成32个激光通道，从设备中发射出来。这些通道都有一个固定的仰角。然后，机械旋转使这些通道在水平面上旋转，以覆盖一个三维区域。

另一种正变得越来越普遍的LiDAR技术是固态LiDAR。这种技术正在将没有移动部件的高精度LiDAR带到一个更低的成本基础上。固态LiDAR没有移动部件，因为它利用硅芯片印刷，使生产适合于扩展，设备非常坚固。在不久的将来，这些激光雷达很可能会在一大批系统中找到自己。在OxTS ，我们对固态激光雷达的使用很感兴趣，特别是在汽车领域，它正被用来为自动驾驶系统提供传感器数据。

我们将LiDAR与导航数据结合起来，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LiDAR配对，以达到它所能达到的精度水平。如果LiDAR精确到毫米或厘米级，那么导航数据也需要精确到这个精度水平。这往往使导航设备成为整个系统中误差的瓶颈。获得测量级LiDAR点云数据需要测量级INS与强大的IMU和GNSS接收器技术，在卡尔曼过滤器中紧密结合。导航数据允许LiDAR的框架被组合成一个可用的后处理点云。

LiDAR数据的精度和密度使其在大量的测量应用中发挥作用。飞机可以携带LiDAR进行长基线地理勘测，无人机多旋翼飞机可以携带LiDAR进行高度精确的道路或建筑勘测。LiDAR数据也可以与相机数据相结合，为点云提供进一步的维度，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。LiDAR的用途是如此多样，其应用是如此深远，以至于它正迅速成为主要的测量传感器技术。

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