一文了解激光雷达探测技术及工作方式
激光雷达(LiDAR)是一种利用目标点云/像素的距离值来估计三维形状的传感器,广泛应用于自动驾驶、机器人导航等领域。本文介绍了LiDAR的基本概念、工作原理和不同类型。 首先,LiDAR可以分为直接探测和相干探测两大类。直接探测使用脉冲光,通过光电探测器检测目标的回波强度,例如基于飞行时间(TOF)的测距技术。相干探测则利用回波光束与本振光束之间的光混频技术,能够有效抵抗环境光干扰并提高系统信噪比。 接着,文章详细阐述了直接探测和相干探测的具体技术,包括TOF测距、光子计数测距、伪随机码测距和频率调制测距。每种方法都有其优缺点,如TOF测距简单高效但受限于激光器和探测器性能,光子计数测距灵敏度高但测量效率低,伪随机码测距适用于远距离测距但难以应对变速目标,而频率调制测距则综合了多种优点。 此外,文章还讨论了LiDAR的光束扫描技术,包括动态机械光学扫描、固态光学扫描和级联棱镜扫描。机械扫描方法虽然成熟但体积大、转动惯量高,MEMS振镜扫描虽轻便但面临扫描口径与速度的矛盾,OPA扫描则受限于制造工艺。相比之下,级联棱镜扫描方法具备结构紧凑、指向精度高等优势,有望成为未来LiDAR扫描的重要解决方案。 最后,文章总结了各种光束扫描技术的特点,强调了级联棱镜扫描方法在减轻重量、体积和转动惯量方面的优势,以及在系统可靠性和环境适应性方面的改进潜力。