相比于半固態(tài)式和固態(tài)式激光雷達(dá),機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)在于可以對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行360°的水平視場(chǎng)掃描,而半固態(tài)式和固態(tài)式激光雷達(dá)往往較高只能做到120°的水平視場(chǎng)掃描,且在視場(chǎng)范圍內(nèi)測(cè)距能力的均勻性差于機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)。由于無人駕駛汽車運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,需要對(duì)周圍360°的環(huán)境具有同等的感知能力,而機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)兼具360°水平視場(chǎng)角和測(cè)距能力遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì),目前主流無人駕駛項(xiàng)目紛紛采用了機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)作為主要的感知傳感器。激光雷達(dá)的遠(yuǎn)程測(cè)量能力使其適用于大型工程監(jiān)測(cè)。安徽多線激光雷達(dá)廠商
半固態(tài)—MEMS式激光雷達(dá),MEMS全稱Micro-Electro-Mechanical System(微機(jī)電系統(tǒng)),是將原本激光雷達(dá)的機(jī)械結(jié)構(gòu)通過微電子技術(shù)集成到硅基芯片上。本質(zhì)上而言MEMS激光雷達(dá)并沒有做到完全取消機(jī)械結(jié)構(gòu),所以它是一種半固態(tài)激光雷達(dá)。工作原理,MEMS在硅基芯片上集成了體積十分精巧的微振鏡,其主要結(jié)構(gòu)是尺寸很小的懸臂梁——通過控制微小的鏡面平動(dòng)和扭轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng),將激光管反射到不同的角度完成掃描,而激光發(fā)生器本身固定不動(dòng)。其次,MEMS的振動(dòng)角度有限導(dǎo)致視場(chǎng)角比較?。ㄐ∮?20度),同時(shí)受限于MEMS微振鏡的鏡面尺寸,傳統(tǒng)MEMS技術(shù)的有效探測(cè)距離只有50米,F(xiàn)OV角度只能達(dá)到30度,多用于近距離補(bǔ)盲或者前向探測(cè)。天津汽車激光雷達(dá)正規(guī)激光雷達(dá)在物流領(lǐng)域提高了貨物分揀和配送的效率。
二維掃描振鏡激光雷達(dá),這類激光雷達(dá)的主要元件是兩個(gè)掃描器——多邊形棱鏡和垂直掃描振鏡,分別負(fù)責(zé)水平和垂直方向上的掃描。特點(diǎn)是掃描速度快,精度高。比如:一個(gè)四面多邊形,只移動(dòng)八條激光器光束(相當(dāng)于傳統(tǒng)的8線激光雷達(dá)),以5000rpm速度掃描,垂直分辨率為2667條/秒,120度水平掃描,在10Hz非隔行掃描下,垂直分辨率達(dá)267線。優(yōu)點(diǎn):轉(zhuǎn)速越高,掃描精度越高;可以控制掃描區(qū)域,提高關(guān)鍵區(qū)域的掃描密度;多邊形可提供超寬FOV,一般可做到水平120度。MEMSLidar一般不超過80度;通光孔徑大,信噪比和有效距離要遠(yuǎn)高于MEMSLidar;價(jià)格低廉,MEMS振鏡貴的要上千美元,多邊形激光掃描已經(jīng)非常成熟,價(jià)格只要幾十美元;激光雷達(dá)間抗干擾性強(qiáng)缺點(diǎn):與MEMS技術(shù)比,其缺點(diǎn)是功耗高,有電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件。
LiDAR的數(shù)據(jù),三維點(diǎn),對(duì)于旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)來說,得到的三維點(diǎn)便是一個(gè)很好的極坐標(biāo)系下的多個(gè)點(diǎn)的觀測(cè),包含激光發(fā)射器的垂直俯仰角,發(fā)射器的水平旋轉(zhuǎn)角度,根據(jù)激光回波時(shí)間計(jì)算得到的距離。但 LiDAR 通常會(huì)輸出笛卡爾坐標(biāo)系下的觀測(cè)值,頭一是因?yàn)?LiDAR 在極坐標(biāo)系下測(cè)量效率高,也只是對(duì)于旋轉(zhuǎn)式 LiDAR,目前陣列式 LiDAR 也有很多。第二笛卡爾坐標(biāo)系更加直觀,投影和旋轉(zhuǎn)平移更加簡潔,求解法向量,曲率,頂點(diǎn)等特征計(jì)算量小,點(diǎn)云的索引及搜索都更加高效。對(duì)于 MEMS 式激光雷達(dá),由于一次采樣周期為一個(gè)偏振鏡旋轉(zhuǎn)周期,10hz 下采樣周期為 0.1 秒,但由于載體本身在進(jìn)行高速移動(dòng)時(shí),我們需要對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行消除運(yùn)動(dòng)畸變,來補(bǔ)償采樣周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。覽沃 Mid - 360 水平 360° 視場(chǎng)角,全角度感知周圍環(huán)境無遺漏。
MEMS陣鏡激光雷達(dá)優(yōu)點(diǎn):MEMS微振鏡擺脫了笨重的馬達(dá)、多發(fā)射/接收模組等機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置,毫米級(jí)尺寸的微振鏡較大程度上減少了激光雷達(dá)的尺寸,提高了穩(wěn)定性;MEMS微振鏡可減少激光發(fā)射器和探測(cè)器數(shù)量,極大地降低成本。缺點(diǎn):有限的光學(xué)口徑和掃描角度限制了Lidar的測(cè)距能力和FOV,大視場(chǎng)角需要多子視場(chǎng)拼接,這對(duì)點(diǎn)云拼接算法和點(diǎn)云穩(wěn)定度要求都較高;抗沖擊可靠性存疑;振鏡尺寸問題:遠(yuǎn)距離探測(cè)需要較大的振鏡,不但價(jià)格貴,對(duì)快軸/慢軸負(fù)擔(dān)大,材質(zhì)的耐久疲勞度存在風(fēng)險(xiǎn),難以滿足車規(guī)的DV、PV的可靠性、穩(wěn)定性、沖擊、跌落測(cè)試要求;懸臂梁:硅基MEMS的懸臂梁結(jié)構(gòu)實(shí)際非常脆弱,快慢軸同時(shí)對(duì)微振鏡進(jìn)行反向扭動(dòng),外界的振動(dòng)或沖擊極易直接致其斷裂。10cm 小盲區(qū),Mid - 360 配合小巧體積,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人無死角感知。江西激光雷達(dá)廠商
Mid - 360 作為新選擇,讓移動(dòng)機(jī)器人在更多場(chǎng)景精確感知環(huán)境。安徽多線激光雷達(dá)廠商
如今,LiDAR經(jīng)常用于創(chuàng)建所處空間的三維模型。自主導(dǎo)航是使用LiDAR系統(tǒng)生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的應(yīng)用之一。微型LiDAR系統(tǒng)甚至能夠嵌入在手機(jī)大小的設(shè)備中。LiDAR 在現(xiàn)實(shí)世界中如何發(fā)揮作用,自主導(dǎo)航中的態(tài)勢(shì)感知是LiDAR的一個(gè)較引人入勝的應(yīng)用。任何移動(dòng)車輛的態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)都需要同樣了解其周圍的靜止和移動(dòng)物體。例如,雷達(dá)技術(shù)長期以來用于探測(cè)飛機(jī)。對(duì)于地面車輛,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)LiDAR非常有用,因?yàn)樗軌虼_定物體的距離并且在方向性上非常精確。探測(cè)光束能夠在角度上精確定向并快速掃描,據(jù)此創(chuàng)建三維模型點(diǎn)云數(shù)據(jù)。因?yàn)檐囕v周圍的情況是高度動(dòng)態(tài)的,所以快速掃描能力對(duì)這類應(yīng)用至關(guān)重要。安徽多線激光雷達(dá)廠商