1.本篇思维导图

2. 3D激光雷达传感器分类

3. 机械激光雷达

直观视频感受:Velodyne
优点:360°视野,精度高,工作稳定,成像快
缺点:成本较高,不符合自动驾驶车规,生命周期短,
主要厂商:Velydone、禾赛、速腾
原理:
激光雷达通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离,对于每个点来说,原理如图所示

机械式激光雷达可实现360°扫描,一般有4/16/32/64线,那么具体在“高度”方向上的线束实现,和360扫描是怎么实现的呢,可以将一维的点云检测,扩展到3D感知,以Velodyne为例

比如16线的激光雷达,激光器发出16条激光线,通过扫描镜打出16束在一个平面的光线,像这样

然后旋转电机驱动扫描镜转动,完成360°扫描。

4.固态激光雷达

直观视频感受:robsense
优点:结构简单,生命周期长,符合
缺点:扫描点云为非对称,无法有局部高精度视野
原理:固态激光雷达的扫描是非均匀的(在视频里可以看出来),常用的方法有MEMS振镜Flash激光雷达OPA光学相阵技术,以MEMS振镜技术为例,如下图,当一束激光打到镜子上,会打到外界探索环境,当振镜按照一定周期发生平移和振动,可以实现3维扫描。


5.混合固态激光雷达

直观感受:innousion
优点:价格便宜,符合车规,生命周期长
缺点: 视野范围小,存在机械结构
主要厂商:法雷奥,大疆,禾赛,图达通,华为,速腾
原理:是在机械式激光雷达的价格高昂,无法符合车规、固态激光雷达机械技术不成熟,情况下应运而生的折中技术,雷达内部存在部分旋转机构,常用解决方案有旋转多面体反射镜方案锲形棱镜方案
以旋转多面体为例,如图所示

但是旋转多面体的旋转只可以解决横向纬度的扫描,所以一般会加入振镜技术,处理纵向扫描。
另外:锲形棱镜方案会出现梅花瓣扫描,其为非重复扫描,分辨率随时间提高,具体可以看大疆的开源算法livox的效果

6.参考文献

1)B站电动知士系列视频
2)文中提到各大厂商官网主页

7.下期预告

3D激光雷达前端里程计

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