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***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(jiàn)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、***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(lèi)，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(lèi)。聚類(lèi)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(chē)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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激光測(cè)距的原理

激光測(cè)距儀一般采用兩種方式來(lái)測(cè)量距離：脈沖法和相位法。脈沖法測(cè)距的過(guò)程是這樣的：測(cè)距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測(cè)量物體的反射后又被測(cè)距儀接收，測(cè)距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就是測(cè)距儀和被測(cè)量物體之間的距離。脈沖法測(cè)量距離的精度是一般是在 /- 10厘米左右。另外，此類(lèi)測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)一般是1米左右。

激光測(cè)距是光波測(cè)距中的一種測(cè)距方式，如果光以速度c在空氣中傳播在A、B兩點(diǎn)間往返一次所需時(shí)間為t，則A、B兩點(diǎn)間距離D可用下列表示。

D=ct/2

式中：

D——測(cè)站點(diǎn)A、B兩點(diǎn)間距離；

c——速度；

t——光往返A(chǔ)、B一次所需的時(shí)間。

由上式可知，要測(cè)量A、B距離實(shí)際上是要測(cè)量光傳播的時(shí)間t，根據(jù)測(cè)量時(shí)間方法的不同，激光測(cè)距儀通常可分為脈沖式和相位式兩種測(cè)量形式。典型的是WILD的DI-3000、真尚有的LDM30X 。

需要注意，測(cè)相并不是測(cè)量紅外或者激光的相位，而是測(cè)量調(diào)制在紅外或者激光上面的信號(hào)相位。建筑行業(yè)有一種手持式的激光測(cè)距儀，用于房屋測(cè)量，其工作原理與此相同。

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激光雷達(dá)跟傳統(tǒng)雷達(dá)原理上有什么不同，它有什么比較顯著的優(yōu)點(diǎn)嗎？

傳統(tǒng)激光雷達(dá)，要通過(guò)提高能量和提高接收望遠(yuǎn)鏡的面積來(lái)實(shí)現(xiàn)，但激光好在哪？我通過(guò)單光子的操作，可以降低它的噪聲水平和提高它的工作效率。實(shí)現(xiàn)過(guò)去傳統(tǒng)上通過(guò)能量提高和望遠(yuǎn)鏡口徑提高，來(lái)實(shí)現(xiàn)性能上的提高。后面我們通過(guò)超導(dǎo)的辦法，能夠把它非常弱小的信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，我們的提取和檢測(cè)都基本上做到較好，這就是基本上目前技術(shù)條件下，我們能想象出來(lái)的激光雷達(dá)極限。

激光雷達(dá)未來(lái)發(fā)展方向

未來(lái)通過(guò)半導(dǎo)體技術(shù)代替原來(lái)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件和光學(xué)組件將是業(yè)界主流。在繞開(kāi)基礎(chǔ)專(zhuān)利的同時(shí)可以大幅降低激光雷達(dá)的成本。其中高的性能長(zhǎng)距離激光雷達(dá)將專(zhuān)注于基于半導(dǎo)體的微機(jī)械鏡頭控制激光發(fā)射光束的掃描。而中距離低成本方案則朝向固態(tài)Flash激光雷達(dá)的方向發(fā)展。接收部分為半導(dǎo)體光學(xué)探測(cè)陣列。通過(guò)類(lèi)似攝像頭的接收點(diǎn)整，在采集圖像的同時(shí)記錄目標(biāo)的距離信息。