激光雷達(dá)的方法及步驟

1.激光雷達(dá)，是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束),然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)。

2.用激光器作為發(fā)射光源，采用光電探測(cè)技術(shù)手段的主動(dòng)遙感設(shè)備。激光雷達(dá)是激光技術(shù)與現(xiàn)代光電探測(cè)技術(shù)結(jié)合的先進(jìn)探測(cè)方式。由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng) 、信息處理等部分組成。發(fā)射系統(tǒng)是各種形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導(dǎo)體激光器及波長(zhǎng)可調(diào)諧的固體激光器以及光學(xué)擴(kuò)束單元等組成；接收系統(tǒng)采用望遠(yuǎn)鏡和各種形式的光電探測(cè)器，如光電倍增管、半導(dǎo)體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測(cè)器件等組合。激光雷達(dá)采用脈沖或連續(xù)波2種工作方式，探測(cè)方法按照探測(cè)的原理不同可以分為米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射、熒光、多普勒等激光雷達(dá)。

3.激光本身具有非常的測(cè)距能力，其測(cè)距精度可達(dá)幾個(gè)厘米，而LIDAR系統(tǒng)的度除了激光本身因素，還取決于激光、GPS及慣性測(cè)量單元(IMU)三者同步等內(nèi)在因素。隨著商用GPS及IMU的發(fā)展，通過(guò)LIDAR從移動(dòng)平臺(tái)上獲得的數(shù)據(jù)已經(jīng)成為可能并被廣泛應(yīng)用。

4.通過(guò)激光雷達(dá)獲取到三維點(diǎn)去數(shù)據(jù)后。進(jìn)行點(diǎn)云分離，然后進(jìn)行聚類，一般都是通過(guò)計(jì)算相鄰兩個(gè)激光點(diǎn)間的距離來(lái)決定是否屬于同一類。聚類完之后進(jìn)行障礙物識(shí)別。識(shí)別也障礙物之后，進(jìn)行前后兩頻對(duì)比，可以識(shí)別是靜態(tài)障礙物還是動(dòng)態(tài)障礙物。動(dòng)態(tài)障礙物也可以計(jì)算出運(yùn)動(dòng)速度等。結(jié)合無(wú)人駕駛汽車當(dāng)前的位置信息，計(jì)算出避障所需的安全距離，達(dá)到壁障功能。

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激光的特性

激光和普通光的根本不同在于激光是一種有很bai高光子簡(jiǎn)并度的光。du光子簡(jiǎn)并度可以理解為具有相同模式（或波型）的光子數(shù)目，即具有相同狀態(tài)的光子數(shù)目。

激光器主要由增益介質(zhì)和諧振腔組成。諧振腔選模，增益介質(zhì)通過(guò)受激輻射向確定的模提供能量，從而形成具有很高光子簡(jiǎn)并度的激光。高光子簡(jiǎn)并度表現(xiàn)出很好的單色性、方向性、相干性及高亮度；激光可被壓縮成極短的超短脈沖，脈寬已達(dá)到秒量級(jí)，能產(chǎn)生短至4.6 fs的超短激光脈沖，高達(dá)1020W／cm2的光功率密度。

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激光雷達(dá)在各領(lǐng)域的作用

除了在移動(dòng)機(jī)器人中使用，激光雷達(dá)在無(wú)人駕駛領(lǐng)域的作用也同樣重要，但有區(qū)別于機(jī)器人領(lǐng)域的是：在無(wú)人駕駛中主要以多線激光雷達(dá)為主，幫助車輛進(jìn)行自主感知道路環(huán)境，自動(dòng)規(guī)劃行車路線，并控制車輛到達(dá)預(yù)定的目標(biāo)。采用飛行時(shí)間技術(shù)，根據(jù)激光遇到障礙物后的折返時(shí)間，來(lái)計(jì)算目標(biāo)與自己的相對(duì)距離。激光光束可以準(zhǔn)確測(cè)量視場(chǎng)中物體輪廓邊沿與設(shè)備間的相對(duì)距離，這些輪廓信息組成所謂的點(diǎn)云并繪制出3D環(huán)境地圖，精度可達(dá)到厘米級(jí)別，從而提高測(cè)量精度。

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激光雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域

激光雷達(dá)是一種工作在從紅外到紫外光譜段的雷達(dá)系統(tǒng)，其原理和構(gòu)造與激光測(cè)距儀極為相似?？茖W(xué)家把利用激光脈沖進(jìn)行探測(cè)的稱為脈沖激光雷達(dá)，把利用連續(xù)波激光束進(jìn)行探測(cè)的稱為連續(xù)波激光雷達(dá)。激光雷達(dá)的作用是能準(zhǔn)確測(cè)量目標(biāo)位置（距離和角度）、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度、振動(dòng)和姿態(tài)）和形狀，探測(cè)、識(shí)別、分辨和跟蹤目標(biāo)。那么激光雷達(dá)具體應(yīng)用到哪些領(lǐng)域呢？下面將作詳細(xì)講解！

激光雷達(dá)助力機(jī)器人行走

激光雷達(dá)憑借激光良好的指向性和高度聚焦性，已經(jīng)成為移動(dòng)機(jī)器人的核心傳感器，同時(shí)它也是目前可靠、穩(wěn)定的定位技術(shù)。解決了機(jī)器人行走的問(wèn)題，知道如何路徑規(guī)劃，以及避障的功能。目前，激光雷達(dá)的市場(chǎng)份額大多被諸如美國(guó)Velodyne、美國(guó)Quanergy、德國(guó)SICK、日本HOKUYO等國(guó)外企業(yè)占據(jù)，售價(jià)十分昂貴，多用于地圖、安保及無(wú)人駕駛。為了降低成本，順著“弱硬件 強(qiáng)算法”的思路，Quanery用固態(tài)圖像傳感器替代360 度旋轉(zhuǎn)的攝像頭和激光測(cè)距器，成本將降到 1000 美元一套左右。國(guó)內(nèi)SLAMTEC結(jié)合激光三角測(cè)距技術(shù)與高速視覺采集處理機(jī)構(gòu)，推出了售價(jià)僅千元的低成本激光雷達(dá)。