激光雷達(dá)的工作原理

激光雷達(dá)的工作原理是利用可見(jiàn)和近紅外光波（多為950nm波段附近的紅外光）發(fā)射、反射和接收來(lái)探測(cè)物體。激光雷達(dá)可以探測(cè)白天或黑夜下的特定物體與車(chē)之間的距離。由于反射度的不同，也可以區(qū)分開(kāi)車(chē)道線和路面，但是無(wú)法探測(cè)被遮擋的物體、光束無(wú)法達(dá)到的物體，在雨雪霧天氣下性能較差。

激光雷達(dá)在無(wú)人駕駛運(yùn)用中擁有兩個(gè)核心作用。3D建模進(jìn)行環(huán)境感知。通過(guò)雷射掃描可以得到汽車(chē)周?chē)h(huán)境的3D模型，運(yùn)用相關(guān)算法比對(duì)上一幀和下一幀環(huán)境的變化可以較為容易的探測(cè)出周?chē)能?chē)輛和行人。

固態(tài)面陣激光雷達(dá)

針對(duì)固態(tài)面陣激光雷達(dá)光學(xué)系統(tǒng)具有大相對(duì)孔徑及照度均勻的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)發(fā)射激光器進(jìn)行光場(chǎng)能量擬合和光學(xué)建模，計(jì)算快慢軸邊緣像元接收能量，指導(dǎo)給出光學(xué)參數(shù)，通過(guò)分析光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，指出在大相對(duì)孔徑和大視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)下，使用反射遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)對(duì)前組的復(fù)雜化以及擴(kuò)大口徑及半徑，同時(shí)合理放置光闌引入光闌像差以提升邊緣視場(chǎng)照度，對(duì)后組的復(fù)雜化以降低像面光線入射角是提高成像質(zhì)量和增強(qiáng)像面均勻的關(guān)鍵。

激光雷達(dá)

激光雷達(dá)主要包括激光發(fā)射、掃描系統(tǒng)、激光接收和信息處理四大系統(tǒng)，這四個(gè)系統(tǒng)相輔相成，形成傳感閉環(huán)。首先激光發(fā)射系統(tǒng)中激勵(lì)源周期性地驅(qū)動(dòng)激光器，發(fā)射激光脈沖，激光調(diào)制器通過(guò)光束控制器控制發(fā)射激光的方向和線數(shù)，然后通過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，將激光發(fā)射至目標(biāo)物體；掃描系統(tǒng)負(fù)責(zé)以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所在平面的掃描，并產(chǎn)生實(shí)時(shí)的平面圖信息；激光接收系統(tǒng)中光電探測(cè)器接受目標(biāo)物體反射回來(lái)的激光，產(chǎn)生接收信號(hào)；信息處理系統(tǒng)中接收信號(hào)經(jīng)過(guò)放大處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)由信息處理模塊計(jì)算，獲取目標(biāo)表面形態(tài)、物理屬性等特性，建立物體模型。

激光雷達(dá)的選擇

用于激光雷達(dá)的二維激光掃描儀的激光器所輸出的激光波形有兩種：一種是脈沖式的，另一種是連續(xù)波（continuous wave, CW）。脈沖式的激光器一般是半導(dǎo)體激光器，或用半導(dǎo)體激光器泵浦的Nd-YAG (neodymium-doped yttrium aluminium garnet, Nd:Y3Al5O12)激光器。他們的特點(diǎn)是輸出的功率大，峰值功率可達(dá)到幾MW。Optech和萊卡公司使用的是Nd-YAG激光器，波長(zhǎng)為1064 nm，安全等級(jí)為IV級(jí)。安全等級(jí)為I級(jí)的激光器即使在面對(duì)面使用是也不會(huì)對(duì)人眼和動(dòng)物的眼睛造成傷害。