激光雷達的工作原理

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

激光雷達在無人駕駛運用中擁有兩個核心作用。3D建模進行環(huán)境感知。通過雷射掃描可以得到汽車周圍環(huán)境的3D模型，運用相關(guān)算法比對上一幀和下一幀環(huán)境的變化可以較為容易的探測出周圍的車輛和行人。

固態(tài)面陣激光雷達

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

激光雷達

激光雷達主要包括激光發(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)中激勵源周期性地驅(qū)動激光器，發(fā)射激光脈沖，激光調(diào)制器通過光束控制器控制發(fā)射激光的方向和線數(shù)，然后通過發(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，實現(xiàn)對所在平面的掃描，并產(chǎn)生實時的平面圖信息；激光接收系統(tǒng)中光電探測器接受目標(biāo)物體反射回來的激光，產(chǎn)生接收信號；信息處理系統(tǒng)中接收信號經(jīng)過放大處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，經(jīng)由信息處理模塊計算，獲取目標(biāo)表面形態(tài)、物理屬性等特性，建立物體模型。

激光雷達的選擇

用于激光雷達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。他們的特點是輸出的功率大，峰值功率可達到幾MW。Optech和萊卡公司使用的是Nd-YAG激光器，波長為1064 nm，安全等級為IV級。安全等級為I級的激光器即使在面對面使用是也不會對人眼和動物的眼睛造成傷害。