激光雷达的特点
激光雷达具有极高的角度、距离和速度分辨率。首先,角分辨能力高。由于工作波长较短,采用小的光学接收孔径就能获得极高的分辨率。如在100km处仅用1O0cm的光学接收口径就可分辨相距1m的两个目标。与微波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同,自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多, 因此激光雷达抗有源干扰的能力很强,适于在日益复杂和激烈的信息环境中工作。
脉冲法/TOF法
脉冲激光具有峰值功率大的特点,这使它能够在空间中传播很长的距离,所以脉冲激光测距法可以对很远的目标进行测量。很远是有多远呢?目前人类历远的激光测量距离是地球和月亮之间的距离,他们采用的就是脉冲激光测距法。自2019年6月以来,我国天琴计划团队已经多次成功实现地月距离的测量,通过对脉冲飞行时间的计时,得到地月距离在351,000 km到406,000 km(椭圆轨道)之间波动。
单线激光雷达
三角测距使用并列布置的平行轴光路,雷达的外观可以做得比较低矮,能够用于机体高度受限的场合;这些优势,结合三角测距近距离测量精度较高的特点,使得三角测距激光雷达非常适合于消费级产品上使用,近年来逐渐普及的扫地机器人就是一个很好的例子,只要是具备导航功能的型号,几乎清一色地使用了三角测距激光雷达作为主传感器方案。对于服务机器人类的产品,当活动场景不大,或者需要在近距离补盲避障时,三角测距激光雷达亦有应用案例。
激光雷达测距
光的飞行时间极快,直接测量光子飞行时间难度较大,可否通过一些间接的方式获取光的飞行时间?比较典型的方法就是AMCW。
AMCW通过将光波的强度进行调制(如正弦波或三角波等),使光波在投射到物体后返回探测器的过程中在光强波形上形成一个相位差,那么通过测量相位差,就可以间接获取光的飞行时间,从而反推飞行距离。
通常测量相位差要比直接测量飞行时间更容易,开发也更容易,因此基于 AMCW 的激光雷达成本要比PTOF 雷达稍低,而且其的探测方式比较方便实现固态面阵 FLASH 扫描。和 PTOF不同的是,由于 AMCW 采用连续光波调制,所以在远距离探测时需要较大的光功率,尤其在百米级探测距离下,存在人眼安全隐患,这显然是无法通过车规的。
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