激光的誕生,光子入射到物質(zhì)中,以刺激電子從較高能級過渡到較低能級,并發(fā)射光子。當(dāng)原子處于某種激發(fā)態(tài)時,有能量合適的光子從該原子附近通過,該原子就會釋放出一個具有同樣電勢能的光子,從而躍遷到低能級狀態(tài)。入射光子和發(fā)射光子具有相同的波長和相位,該波長對應(yīng)于兩個能級之間的能量差。一個光子刺激一個原子發(fā)射另一個光子,因此產(chǎn)生兩個相同的光子,1917年,愛因斯坦在量子理論的基礎(chǔ)上提出了一個嶄新的概念一一受激輻射:即在物質(zhì)與輻射場的相互作用中,構(gòu)成物質(zhì)的原子或分子可以在光子的激勵下產(chǎn)生光子。激光雷達在地質(zhì)勘探中實現(xiàn)了對地下礦藏的精確定位。廣東汽車激光雷達制造
要知道光速是每秒30萬公里。要區(qū)分目標(biāo)厘米級別的精確距離,那對傳輸時間測量分辨率必須做到1納秒。要如此精確的測量時間,因此對應(yīng)的測量系統(tǒng)的成本就很難降到很低,需要使用巧妙的方法降低測量難度。首先,我們需要明確,激光雷達并不是單獨運作的,一般是由激光發(fā)射器、接收器和慣性定位導(dǎo)航三個主要模塊組成。當(dāng)激光雷達工作的時候,會對外發(fā)射激光,在遇到物體后,激光折射回來被CMOS傳感器接收,從而測得本體到障礙物的距離。從原理來看,只要需要知道光速、和從發(fā)射到CMOS感知的時間就可以測出障礙物的距離,再結(jié)合實時GPS、慣性導(dǎo)航信息與計算激光雷達發(fā)射出去角度,系統(tǒng)就可以得到前方物體的坐標(biāo)方位和距離信息。天津覓道Mid-70激光雷達批發(fā)激光雷達在建筑施工中用于精確測量和定位。
激光雷達的分類,激光雷達行業(yè)具有較高的技術(shù)水準(zhǔn)與技術(shù)壁壘,并同時具有技術(shù)創(chuàng)新能力強與產(chǎn)品迭代速度快的特征。其技術(shù)發(fā)展方向與半導(dǎo)體行業(yè)契合度高,激光雷達系統(tǒng)中主要的激光器、探測器、控制及處理單元均能從半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展中受益,收發(fā)單元陣列化以及主要模塊芯片化是未來的發(fā)展趨勢。激光雷達可分成一維(1D)激光雷達、二維(2D)掃描激光雷達和三維(3D)掃描激光雷達。1D激光雷達只能用于線性的測距;2D掃描激光雷達只能在平面上掃描,可用于平面面積與平面形狀的測繪,如家庭用的掃地機器人;3D掃描激光雷達可進行3D空間掃描,用于戶外建筑測繪,它是駕駛輔助和自助式自動駕駛應(yīng)用的重要車載傳感設(shè)備。3D激光雷達可進一步分成3D扇形掃描激光雷達和3D旋轉(zhuǎn)式掃描激光雷達。
LiDAR 數(shù)據(jù)通常在空中收集,如NOAA在加州大蘇爾Bixby大橋上空的調(diào)查飛機(右圖)。這里的LiDAR數(shù)據(jù)顯示了Bixby大橋的俯視圖(左上)和側(cè)視圖(左下)。NOAA的科學(xué)家使用基于LiDAR的裝置檢查自然和人造環(huán)境。LiDAR數(shù)據(jù)支持洪水和風(fēng)暴潮建模、水動力建模、海岸線測繪、應(yīng)急響應(yīng)、水文測量以及海岸脆弱性分析等活動。此外,地形LiDAR使用近紅外激光繪制地形和建筑物地圖,而測深LiDAR使用透水綠光繪制海底和河床地圖。在農(nóng)業(yè)中,LiDAR可用于繪制拓撲圖和作物生長圖,從而提供有關(guān)肥料需求和灌溉需求的信息。農(nóng)業(yè)植保依靠激光雷達輔助無人機,完成精確變量噴灑作業(yè)。
激光雷達按照測距方法可以分為飛行時間(TimeofFlight,ToF)測距法、基于相干探測FMCW測距法、以及三角測距法等,其中ToF與FMCW能夠?qū)崿F(xiàn)室外陽光下較遠的測程(100~250m),是車載激光雷達的好選擇方案。ToF是目前市場車載中長距激光雷達的主流方案,未來隨著FMCW激光雷達整機和上游產(chǎn)業(yè)鏈的成熟,ToF和FMCW激光雷達將在市場上并存。根據(jù)激光雷達按測距方法分類:ToF法:通過直接測量發(fā)射激光與回波信號的時間差,基于光在空氣中的傳播速度得到目標(biāo)物的距離信息,具有響應(yīng)速度快、探測精度高的優(yōu)勢。FMCW法:將發(fā)射激光的光頻進行線性調(diào)制,通過回波信號與參考光進行相干拍頻得到頻率差,從而間接獲得飛行時間反推目標(biāo)物距離。FMCW激光雷達具有可直接測量速度信息以及抗干擾(包括環(huán)境光和其他激光雷達)的優(yōu)勢。輕巧易隱藏布置,覽沃 Mid - 360 兼顧機器人美觀與功能。江西激光雷達參考價
Mid - 360 距離探測可為 10cm,小盲區(qū)助力嵌入式無盲區(qū)安裝。廣東汽車激光雷達制造
光學(xué)相控陣激光雷達(OPA),很多特殊的Lidar使用OPA(OpticalPhasedArray)光學(xué)相控陣技術(shù)。OPA運用相干原理,采用多個光源組成陣列,通過調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中每個發(fā)射單元的相位差,來控制輸出的激光束的方向。OPA激光雷達完全是由電信號控制掃描方向,能夠動態(tài)地調(diào)節(jié)掃描角度范圍,對目標(biāo)區(qū)域進行全局掃描或者某一區(qū)域的局部精細化掃描,一個激光雷達就可能覆蓋近/中/遠距離的目標(biāo)探測。優(yōu)點:純固態(tài)Lidar,體積小,易于車規(guī);掃描速度快(一般可達到MHz量級以上);精度高(可以做到μrad量級以上);可控性好(可以在感興趣的目標(biāo)區(qū)域進行高密度掃描),缺點:易形成旁瓣,影響光束作用距離和角分辨率,使激光能量被分散;加工難度高:光學(xué)相控陣要求陣列單元尺寸必須不大于半個波長;探測距離很難做到很遠。廣東汽車激光雷達制造