深圳船舶泊位防撞激光雷达解决方案常用指南 北醒光子科技有限公

激光雷达的工作原理

激光雷达的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到的三维立体图像。激光雷达基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。随后再用飞行时间（ToF）方法接收相关数据并绘制出激光雷达周围的目标。至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度，这是、也是直接探测型雷达的基本工作原理。

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简单来说激光雷达主要是通过发射激光束来探测周遭环境，车载激光雷达普遍采用多个激光和，建立三维点云图，从而达到实时环境感知的目的。

激光雷达的优势在于其探测范围更广，探测精度更高。但是，激光雷达的缺点也很明显：在雨雪雾等***天气下性能较差;采集的数据量过大;十分昂贵。

技术上来讲，目前传统激光雷达技术已经很成熟，而固态激光雷达和混合固态激光雷达尚处于起步阶段，因此各企业当前在自动驾驶汽车使用的激光雷达，多以机械式激光雷达为主。

而从整个激光雷达行业来看，车载激光雷达产品生产商主要集中在国外，如美国的Velodyne、Quanegy，德国的IBEO，国内近几年也开始出现一些专注于车载激光雷达的企业，以及一些从其他领域转行而来的激光雷达企业，因看中自动驾驶汽车广阔发展前景，纷纷投身车载激光雷达产品的研发，目前来看成果显著。虽然很多激光传感器的水平视场角是360°的，我们实际应用时一般只会用到90°-120°。

所谓的毫米波雷达，就是指工作频段在毫米波频段的雷达，测距原理跟一般雷达一样，也就是把无线电波（雷达波）发出去，然后接收回波，根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。毫米波雷达就是这个无线电波的频率是毫米波频段。

毫米波雷达从上世纪起就已在汽车中使用，技术相对成熟。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点，且其引导头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。通常分为三种，基于相控阵、Flash、MEMS三种方式实现的。此外，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，相比于激光雷达是一大优势。

毫米波雷达的缺点也十分直观，探测距离受到频段损耗的直接制约（想要探测的远，就必须使用高频段雷达），也无法感知行人，并且对周边所有障碍物无法进行***的建模。

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激光雷达再无人驾驶飞机上的应用

无人驾驶技术可不只是在汽车上大有用途，未来无人驾驶飞机也会出现，这听起来是不是很酷炫！它是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行遥控、遥测和数字传输。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。

而在无人驾驶飞机上，车载雷达也至关重要。机载激光雷达是一种安装在飞机上的机载激光探测和测距系统，可以量测地面物体的三维坐标。采用相控阵原理实现固态激光雷达，完全取消了机械结构，通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差来改变激光的出射角度。早在上世纪七十年代，由美国航天局研发，LIDAR测绘技术空载激光扫瞄技术开始了发展，并且速度飞快，约在1995年开始商业化。

激光雷达可进行大气监测

激光雷达通过测量大气中存在的少量颗粒的后向散射，能检测风速、紊流等。英国鉴定与研究局（DARA）的研究人员研制的激光雷达，能测量在飞机后微爆风切变和尾流速度，可用于机场，提高安全性，增加飞机的通过量。在高空投掷其它器械时，可能受到风的干扰。3、按激光发射波形分，有脉冲激光雷达、连续波激光雷达和混合型激光雷达等。为此，美国材料司令部正在进行的弹道风计划，打算使用机载激光雷达实时测量飞机和地面间风速，以便从3000米以上的高空准确地投掷。1995年已开始使用C-141飞机进行飞行试验。