半固态—MEMS式激光雷达,MEMS全称Micro-Electro-Mechanical System(微机电系统),是将原本激光雷达的机械结构通过微电子技术集成到硅基芯片上。本质上而言MEMS激光雷达并没有做到完全取消机械结构,所以它是一种半固态激光雷达。工作原理,MEMS在硅基芯片上集成了体积十分精巧的微振镜,其主要结构是尺寸很小的悬臂梁——通过控制微小的镜面平动和扭转往复运动,将激光管反射到不同的角度完成扫描,而激光发生器本身固定不动。其次,MEMS的振动角度有限导致视场角比较小(小于120度),同时受限于MEMS微振镜的镜面尺寸,传统MEMS技术的有效探测距离只有50米,FOV角度只能达到30度,多用于近距离补盲或者前向探测。激光雷达的高精度三维成像为地质勘探提供了有力支持。湖南量子雷达激光雷达
工作原理,,与MEMS微振镜平动和扭转的形式不同,转镜是反射镜面围绕圆心不断旋转,从而实现激光的扫描。在转镜方案中,也存在一面扫描镜(一维转镜)和一纵一横两面扫描镜(二维转镜)两种技术路线。一维转镜线束与激光发生器数量一致,而二维转镜可以实现等效更多的线束,在集成难度和成本控制上存在优势。简而言之,使用转镜折射光线实现激光在FOV区域内的覆盖,通常与线光源配合使用,形成FOV面的覆盖,也可以与振镜组合使用,配合点光源形成FOV面的覆盖。多线激光雷达设备激光雷达在考古发掘中用于绘制遗址的三维模型。
Flash激光雷达,Flash激光雷达采用类似Camera的工作模式,但感光元件与普通相机不同,每个像素点可记录光子飞行时间。由于物体具有三维空间属性,照射到物体不同部位的光具有不同的飞行时间,被焦平面探测器阵列探测,输出为具有深度信息的“三维”图像。根据激光光源的不同,Flash激光雷达可以分为脉冲式和连续式,脉冲式可实现远距离探测(100米以上),连续式主要用于近距离探测(数十米)。Flash激光雷达的优势在于能够快速记录整个场景,避免了扫描过程中目标或Lidar自身运动带来的误差。其缺点是探测距离近。
原理,激光雷达( Light Detection and Ranging,LIDAR)是激光检测和测距系统的简称,通过对外发射激光脉冲来进行物体检测和测距。激光雷达采用飞行时间(Time of Flight,TOF)测距,发射器先发送一束激光,遇到障碍物后反射回来,由接收器接收,然后通过计算激光发送和接收的时间差,得到目标和自己的相对距离。如果采用多束激光并且360度旋转扫描,就可以得到整个环境的三维信息。激光雷达扫描出来的是一系列的点,因此激光雷达扫描出来的结果也叫“激光点云”。物流分拣依靠激光雷达引导机械臂,快速准确分拣货物。
早在上个世纪60年代,当人类制造出激光器后,科学家们根据激光的特性,较早提出的应用就是测距。在1967年7月,美国人进行了头一次载人登月飞行,就在月球上安装了一个发射装置用于测算地球和月球的距离。随后,正值冷战时期的人们,将激光应用在了制弹上。飞机发射激光照射目标,同时投掷激光制弹对准目标飞行,用激光随时修正自己的飞行路线,精确度非常高。20世纪70年代末,美国国家航空航天局(NASA)成功研制出一种具有扫描和高速数据记录能力的机载海洋激光雷达。用在大西洋和切萨皮克湾进行了水深的测定,并且绘制出水深小于10m的海底地貌。此后,机载激光雷达系统蕴含的巨大应用潜力开始受到关注,并很快被应用到陆地地形勘测研究当中。激光雷达在农业领域用于监测作物生长情况。甘肃割草机激光雷达
激光雷达在医疗领域被用于人体三维扫描和诊断。湖南量子雷达激光雷达
相关缩写:dToF:direct Time-of-Flight直接测量光的飞行时间;iToF:indirect Time-of-Flight通过测量相位偏移来间接测量光的飞行时间;PLD:脉冲激光二极管,一种激光雷达发光元件;APD:雪崩光二极管,一种激光雷达感光元件;SPAD:Single Photon Avalanche Diode单光子雪崩二极管,一种激光雷达感光元件;SiPM:Silicon photomultiplier硅光电倍增管,一种激光雷达感光元件;CMOS:Compound metal Oxided Semiconductor 复合金属氧化物半导体,一种摄像头感光元件;CCD:Charge Coupled Device电荷耦合器件,一种摄像头感光元件;CIS:CMOS image sensor互补金属氧化物半导体图像传感器;OPA:Optical Phased Arrays 光学相控阵;FPA:Focal Plane Array焦平面阵列;WD:Wavelength Disperion波长色散;MEMS:Micro-Electro-Mechanical System 微机电系统。湖南量子雷达激光雷达