緊接著,一個激光雷達如果能在同一個空間內(nèi),按照設(shè)定好的角度發(fā)射多條激光,就能得到多條基于障礙物的反射信號。再配合時間范圍、激光的掃描角度、GPS 位置和 INS 信息,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后,這些信息配合x,y,z坐標,就會成為具有距離信息、空間位置信息等的三維立體信號,再基于軟件算法組合起來,系統(tǒng)就可以得到線、面、體等各種相關(guān)參數(shù),以此建立三維點云圖,繪制出環(huán)境地圖,就能變成汽車的“眼睛”。激光雷達是由激光發(fā)射單元和激光接收單元組成,發(fā)射單元的工作方式是向外發(fā)射激光束層,層數(shù)越多,精度也越高(如下圖所示),不過這也意味著傳感器尺寸越大。發(fā)射單元將激光發(fā)射出去后,當激光遇到障礙物會反射,從而被接收器接收,接收器根據(jù)每束激光發(fā)射和返回的時間,創(chuàng)建一組點云,高質(zhì)量的激光雷達,每秒較多可以發(fā)出200多束激光。激光雷達通過發(fā)射激光束,精確測量目標距離,是自動駕駛的關(guān)鍵傳感器。補盲激光雷達設(shè)備
當三維點較為稠密的時候,可以像視覺一樣提取特征點和其周圍的描述子,主要通過選擇幾何屬性(如法線和曲率)比較有區(qū)分度的點,在計算其局部鄰域的幾何屬性的統(tǒng)計得到關(guān)鍵點的描述子,而當處理目前市面上的激光雷達得到的單幀點云數(shù)據(jù)時,由于點云較為稀疏,主要依靠每個激光器在掃描時得到的環(huán)線根據(jù)曲率得到特征點。而有了兩幀點云的數(shù)據(jù)根據(jù)配準得到了相對位姿變換關(guān)系后,我們便可以利用激光雷達傳感器獲得的數(shù)據(jù)來估計載體物體的位姿隨時間的變化而改變的關(guān)系。比如我們可以利用當前幀和上一幀數(shù)據(jù)進行匹配,或者當前幀和累計堆疊出來的子地圖進行匹配,得到位姿變換關(guān)系,從而實現(xiàn)里程計的作用。北京國產(chǎn)激光雷達行價激光雷達的精密設(shè)計使其能在狹小空間內(nèi)準確測量。
激光雷達在ADAS應(yīng)用:海內(nèi)外持續(xù)發(fā)展,2025年全球市場規(guī)模有望達6.2億美元。2020年10月,百度在北京全方面開放無人駕駛出租車服務(wù),在13個城市部署總數(shù)測試車輛,并且與一汽紅旗合作實現(xiàn)了中國首條L4級自動駕駛乘用車生產(chǎn)線建設(shè),具備批量生產(chǎn)能力。根據(jù)Forst&Sullivan研究估計,2026年ADAS領(lǐng)域使用激光雷達產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達12.9億美元。其中,中國、美國、其他地區(qū)分別為6.7/3.5/2.7億美元。2030年ADAS領(lǐng)域使用激光雷達產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達64.9億美元,其中中國、美國、其他地區(qū)分別為32.5/13.0/19.5億美元。
在三維模型重建方面,較初的研究集中于鄰接關(guān)系和初始姿態(tài)均已知時的點云精配準、點云融合以及三維表面重建。在此,鄰接關(guān)系用以指明哪些點云與給定的某幅點云之間具有一定的重疊區(qū)域,該關(guān)系通常通過記錄每幅點云的掃描順序得到。而初始姿態(tài)則依賴于轉(zhuǎn)臺標定、物體表面標記點或者人工選取對應(yīng)點等方式實現(xiàn)。這類算法需要較多的人工干預(yù),因而自動化程度不高。接著,研究人員轉(zhuǎn)向點云鄰接關(guān)系已知但初始姿態(tài)未知情況下的三維模型重建,常見方法有基于關(guān)鍵點匹配、基于線匹配、以及基于面匹配 等三類算法。激光雷達在野生動物保護中用于監(jiān)測動物的活動范圍和習性。
工業(yè)自動化與自動駕駛:工業(yè)自動化,機器人應(yīng)用范圍包括無人送貨小車、自動清掃車輛、園區(qū)內(nèi)的接駁車、港口或礦區(qū)的無人作業(yè)車、執(zhí)行監(jiān)控或巡線任務(wù)的無人機等,這些場景的主要特點是路線相對固定、環(huán)境相對簡單、行駛速度相對較低(通常不超過30km/h)。激光雷達可安裝在AGV等小型車輛中,在工廠或倉庫中,集成激光雷達可以被用于導(dǎo)航自動化設(shè)備,如自動引導(dǎo)車和機器人,并幫助它們避免撞擊障礙物,以幫助其在無人環(huán)境下自動感知路線從而進行日常作業(yè)。激光雷達在航空測量中提供了高精度的地理數(shù)據(jù)。站臺入侵激光雷達參考價
激光雷達的掃描模式多樣,適應(yīng)不同場景的需求。補盲激光雷達設(shè)備
優(yōu)劣勢分析,優(yōu)勢:MEMS激光雷達因為擺脫了笨重的「旋轉(zhuǎn)電機」和「掃描鏡」等機械運動裝置,去除了金屬機械結(jié)構(gòu)部件,同時配備的是毫米級的微振鏡,這較大程度上減少了MEMS激光雷達的尺寸,與傳統(tǒng)的光學掃描鏡相比,在光學、機械性能和功耗方面表現(xiàn)更為突出。其次,得益于激光收發(fā)單元的數(shù)量的減少,同時MEMS振鏡整體結(jié)構(gòu)所使用的硅基材料還有降價空間,因此MEMS激光雷達的整體成本有望進一步降低。劣勢:MEMS激光雷達的「微振鏡」屬于振動敏感性器件,同時硅基MEMS的懸臂梁結(jié)構(gòu)非常脆弱,外界的振動或沖擊極易直接致其斷裂,車載環(huán)境很容易對其使用壽命和工作穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。補盲激光雷達設(shè)備