lidar,是light detection and ranging的縮寫,常用作代表雷射雷達。
lidar是一種感測技術,可發射低功率,人眼安全的雷射進行脈衝測量,並測量雷射完成感測器與目標之間往返所需的時間。所得的聚合資料用於生成3d點雲影象,同時提供空間位置和深度資訊以識別,分類和跟蹤運動物件。
lidar的工作原理是檢測並測量返回感測器接收器的光。一些目標比其他目標反射的光線更好,這使它們更容易可靠地檢測和測量到感測器的最大範圍。比如,黑色表面善於吸收更多光,而白色表面能夠反射更多的光。這樣一來,與目標主題顏色相對較暗的目標相比,相對顏色較亮的目標更容易在更長的距離上受到可靠地檢測或測量。
對於窗戶等像鏡子一樣的目標在檢測和測量方面頗具挑戰性,因為與在多個方向上分散光的漫射目標不同,類似鏡子的物體只能反射很小的聚焦光束,而不會直接反射到感測器的接收器中。
同時,諸如路標和車牌之類的可反光目標將高百分比的光返回接收器,並且是lidar感測器的良好目標。由於存在這些差異,lidar感測器的實際效能和最大有效範圍可能會根據目標的表面反射率而有所不同。
lidar的輸出可以稱為點雲。點雲是在同一空間參考係下表達目標空間分布和目標表面特性的海量點集合,在獲取物體表面每個取樣點的空間座標後,得到的諸多特徵點的集合,稱之為「點雲」(point cloud)。點雲是由3d點資料組成的大型資料集,由雷射測量原理得到。車載雷射雷達產生的點雲包含來自周圍環境的原始資料,這些原始資料是從移動物體(例如車輛和人)以及靜止物體(例如建築物,樹木和其他永久性結構)掃瞄而來的。 然後可以通過軟體系統轉換包含資料點的點雲,以建立給定區域的基於lidar的3d影象。
雷射測量得到的點雲內容包括三維座標(xyz)和雷射反射強度(intensity),強度資訊與目標的表面材質、粗糙度、入射角方向,以及儀器的發射能量,雷射波長有關引數等。
lidar和雷達均用於確定運動物體的速度,範圍和角度。 雷達使用無線電波代替光,而相機則依靠數百萬個畫素或兆位元組來處理2d影象。
與雷達不同,lidar可以提供周圍世界的完整實時3d影象。此外,與攝像機不同,lidar不提供pii(個人識別資訊)風險,並且誤報率較低。lidar可以在確定目標距離的同時建立目標的影象,從而提供目標的3d檢視並精確計算目標的運動方向,而相機和雷達都無法提供。
此外,無論是在黑暗中還是在雨天或雪天等天氣條件下,雷達或攝像機都無法準確看到,這嚴重限制了它們的「視線」能力。lidar還可以提供一定範圍內物體的表面測量和精確解析度。
對於無人駕駛汽車,最強大且響應迅速的安全感測器系統將是全套lidar,雷達,攝像機,其中lidar作為主要感測器。
與攝像機和雷達不同,lidar可以在白天或夜晚的任何光照條件下執行,這使其成為自動駕駛汽車必不可少的技術。攝像頭,雷達和其他技術可以在一定程度上幫助車輛「看到」周圍的環境。一旦天黑或下雨,攝像頭技術就無法提供汽車準確看到並區分人與其他物體所需的高解析度影象。lidar仍然是唯一提供最高範圍精度和最佳角解析度的感測器,因此lidar對於確保乘客和行人的安全至關重要。
車用lidar可以分為機械式和固態式兩種。
目前,僅用於adas系統的機械式lidar已經商業化量產。用於l4級別以上的機械lidar往往安裝與汽車頂部,進行360°機械式旋轉掃瞄。但是機械掃瞄lidar會造成掃瞄盲區,即汽車周圍近距離內是視野盲區。另外,在長時間的使用過程中,電動機械件容易故障,從而易產生安全問題。
因此自動駕駛研究員開始重點研究固態雷射雷達。我們重點介紹固態雷射雷達。
固態雷射雷達,是指完全沒有移動件的雷射雷達。但近年來,一些帶有微小移動部件的雷射雷達也被統稱為「固態雷射雷達」,它們具備了固態雷射雷達很多的效能特點,如解析度高、有限水平fov(前向而不是360°)等,但他們從嚴格意義上來說不能算純固態雷射雷達。代表為mems雷射雷達。
mems(micro-electro-mechanical system) 指代的是將機械機構進行微型化、電子化的設計,將原本體積較大的機械結構通過微電子工藝整合在矽基晶元上,進行大規模生產。技術成熟,完全可以量產。主要是通過mems微鏡來實現垂直方面的一維掃瞄,整機360度水平旋轉來完成水平掃瞄,而其光源是採用光纖雷射器,這主要是由於905奈米的管子重頻做不高,重頻一高平均功率就會太大,會影響雷射管的壽命。
從嚴格意義上來說,mems並不算是純固態雷射雷達,這是因為在mems方案中並沒有完全消除機械,而是將機械微型化了,掃瞄單元變成了mems微鏡。
純固態雷射雷達主要有opa方案雷射雷達,flash雷射雷達。
opa(optical phased array)方案主要是採用多個光源組成陣列,通過控制各光源發光相位時間差,合成具有特定方向的主光束。然後再加以控制,主光束便可以實現對不同方向的掃瞄。雷達精度可以做到公釐級,且順應了未來雷射雷達固態化、小型化以及低成本化的趨勢。其難點主要在於生產精度高,且需要提高單位時間內測量的點雲資料量。不過,隨著工業技術的進步,opa方案的優勢會越來越大。
flash方案雷射雷達的原理是快閃,它不像mems或opa方案掃瞄物體,而是短時間直接發射出一大片覆蓋探測區域的雷射,再以高度靈敏的接收器,來完成對環境周圍影象的繪製。
自動駕駛車上的感測器整理
公釐波雷達 雷射雷達 多線雷射雷達 是否固態 相控陣原理 簡介 汽車can協議hacking 更加詳細的可以參考kvasler的官網 參考 公釐波雷達技術及應用大解析 內有大量ppt乾貨 硬創公開課 小型公釐波雷達的基本原理是做成窄波束,每個波束3度5度這樣,然後根據每個波束的返回結果來形成點雲 在...
自動駕駛車上的感測器整理
廠商情況基於2018.06的了解,僅供參考。本文主要基於在其基礎上增加了自己查詢的資料 簡介 汽車can協議hacking 更加詳細的可以參考kvasler的官網 can介面分析硬體廠商 參考 公釐波雷達技術及應用大解析 內有大量ppt乾貨 硬創公開課 小型公釐波雷達的基本原理是做成窄波束,每個波束...
PreScan感測器 三 Lidar感測器
lidar感測器會直接輸出檢測到的目標物,與tis感測器類似,但lidar感測器受特定技術的約束。目錄 1.介紹 2.操作原則 1 裝置組成與訊號解釋 2 對接收訊號進一步處理,得到lidar到被測目標的距離 3 注意 遵循的假設條件 3.lidar的配置 1 basic配置 2 system配置 ...