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激光雷达的工作原理

对人畜无害的红外光束Light Pluses发射、反射和接收来探测物体。能探测的对象：白天或黑夜下的特定物体与车之间的距离。甚至由于反射度的不同，车道线和路面也是可以区分开来的。哪些物体无法探测：光束无法探测到被遮挡的物体。 ↑激光雷达LiDAR示意图 车用激光雷达工作原理就是蝙蝠测距用的回波时间（Time of Flight，缩写为TOF）测量方法。但要知道光速是每秒30万公里。要区分目标厘米级别的距离，那对传输时间测量分辨率必须做到1纳秒。要如此的测量时间，因此对应的测量系统的成本就很难降到很低，需要使用巧妙的方法降低测量难度。 是不是觉得很高深难懂？我们直接看动画吧。 ↑激光雷达LiDAR工作原理 通过旋转的机械镜面测量激光发出和收到回波的时间差，从而确定目标的方位和距离。激光雷达的种类激光多普勒频移雷达：它是利用多普勒效应原理，利用频率计测定频移来达到测量目的的。

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激光雷达的方法及步骤

1.激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。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。激光雷达未来发展趋势尽管目前车载激光雷达的主流仍然是机械式激光雷达，但从长远而言，它终究难以满足自动驾驶普及提出的大规模、低成本、车规级需求。

2.用激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的***探测方式。由发射系统、接收系统 、信息处理等部分组成。发射系统是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器以及光学扩束单元等组成；激光雷达的广泛发展北京随着科学技术的发展和计算机及高新技术的广泛应用，数字立体摄影测量也逐渐发展和成熟起来，并且相应的软件和数字立体摄影测量工作站已在生产部门普及。接收系统采用望远镜和各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等组合。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法按照探测的原理不同可以分为米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光、多普勒等激光雷达。

3.激光本身具有非常的测距能力，其测距精度可达几个厘米，而LIDAR系统的度除了激光本身因素，还取决于激光、GPS及惯性测量单元(IMU)三者同步等内在因素。随着商用GPS及IMU的发展，通过LIDAR从移动平台上获得的数据已经成为可能并被广泛应用。（3）低空探测性能好微波雷达由于存在各种地物回波的影响,低空存在有一定区域的盲区(无法探测的区域)。

4.通过激光雷达获取到三维点去数据后。进行点云分离，然后进行聚类，一般都是通过计算相邻两个激光点间的距离来决定是否属于同一类。聚类完之后进行障碍物识别。识别也障碍物之后，进行前后两频对比，可以识别是静态障碍物还是动态障碍物。动态障碍物也可以计算出运动速度等。结合无人驾驶汽车当前的位置信息，计算出避障所需的安全距离，达到壁障功能。对于全固态激光雷达来说，难的问题莫过于在不借助机械或尽量少借助机械结构的前提下，如何实现光路的偏转（发射），其次是如何实现激光回波的高信噪比检测（接收），目前能够看到的技术主要是两种：MEMS和相控阵。

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激光传感器的应用

利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。

激光测长

精密测量长度是精密机械制造工业和光学加工工业的关键技术之一。现代长度计量多是利用光波的干涉现象来进行的，其精度主要取决于光的单色性的好坏。激光是的光源，它比以往的单色光源（-86灯）还纯10万倍。因此激光测长的量程大、精度高。

激光测距

它的原理与无线电雷达相同，将激光对准目标发射出去后，测量它的往返时间，再乘以光速即得到往返距离。由于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点，这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比、保证测量精度等都是很关键的，因此激光测距仪日益受到重视。在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距，而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等，已成功地用于人造的测距和跟踪。要如此的测量时间，因此对应的测量系统的成本就很难降到很低，需要使用巧妙的方法降低测量难度。

激光测振

它基于多普勒原理测量物体的振动速度。多普勒原理是指：若波源或接收波的观察者相对于传播波的媒质而运动，那么观察者所测到的频率不仅取决于波源发出的振动频率而且还取决于波源或观察者的运动速度的大小和方向。所测频率与波源的频率之差称为多普勒频移。这项互惠互利的协议不仅涵盖众多旋转式激光雷达产品，而且涵盖双方公司已有的与未来的全部***。

激光测速

它也是基多普勒原理的一种激光测速方法，用得较多的是激光多普勒流速计(见激光流量计)，它可以测量风洞气流速度、流速、***喷射气流流速、大气风速和化学反应中粒子的大小及汇聚速度等。

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固态激光雷达三种技术手段

所谓的固态激光雷达，大家普遍的认识是不旋转的就是固态激光雷达。通常分为三种，基于相控阵、Flash、MEMS三种方式实现的。

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。光学相控阵一般都是通过电信号对其相位进行严格的控制实现光束指向扫描，因此也可以称为电子扫描技术。但也易形成旁瓣，影响光束作用距离和角分辨率，同时生产难度高。采用3DFlash技术的固态激光雷达属于非扫描式雷达，发射面阵光，是以2维或3维图像为重点输出内容的激光雷达。

采用3D Flash技术的固态激光雷达属于非扫描式雷达，发射面阵光，是以2维或3维图像为重点输出内容的激光雷达。虽然稳定性和成本不错，但主要问题在于探测距离较近，在技术的可靠性方面还存在问题。

而基于MEMS的固态激光雷达，是通过微振镜的方式改变单个的发射角度进行扫描，由此形成一种面阵的扫描视野。目前基于MEMS方式的激光雷达，有很多的厂家在研发。MEMS相对于前两者，技术上更容易实现，且价格也比较低廉。因此被主机厂商也一致看好。激光雷达发现水下目标障碍回避雷达：可绕过山峰等各种地形障碍来进行探测。

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