激光雷达能够依照所用激光器、勘探技能及雷达功用等来分类。现在激光雷达中运用的激光器有二氧化碳激光器,Er:YAG激光器,Nd:YAG激光器,喇曼频移Nd:YAG激光器、GaAiAs半导体激光器、氦-氖激光器和倍频Nd:YAG激光器等。其间掺铒YAG激光波长为2微米左右,而GaAiAs激光波长则在0.8-0.904微米之间。
依据勘探技能的不同,激光雷达能够分为直接勘探型和相干勘探型两种。其间直接勘探型激光雷达选用脉冲振幅调制技能(AM),且不需求干与仪。相干勘探型激光雷达可用外差干与,零拍干与或失调零拍干与,相应的调谐技能别离为脉冲振幅调制,脉冲频率调制(FM)或混合调制。
依照不同功用,激光雷达可分为盯梢雷达,运动方针指示雷达,流速丈量雷达,风剪切勘探雷达,方针辨认雷达,成像雷达及振荡传感雷达。
激光雷达是集激光、全球定位体系(GPS)、和IMU(惯性丈量设备)三种技能于一身的体系,比较一般雷达,激光雷达具有分辨率高,隐蔽性好、抗搅扰才干更强等优势。跟着科技的不断开展,激光雷达的运用越来越广泛,在机器人、无人驾驶、无人车等范畴都能看到它的身影,有需求必定会有商场,跟着激光雷达需求的不断增大,激光雷达的品种也变得琳琅满目,依照运用功用、勘探方法、载荷渠道等激光雷达可分为不同的类型。
激光雷达按功用分类:
激光测距雷达
激光测距雷达是经过对被测物体发射激光光束,并接纳该激光光束的反射波,记载该时刻差,来确认被测物体与测验点的间隔。传统上,激光雷达可用于工业的安 全检测范畴,如科幻片中看到的激光墙,当有人闯入时,体系会立马做出反响,宣布预警。别的,激光测距雷达在空间测绘范畴也有广泛运用。但跟着人工智能职业的鼓起,激光测距雷达已成为机器人体内不可或缺的中心部件,合作SLAM技能运用,可协助机器人进行实时定位导航,,完结自主行走。思岚科技研发的rplidar系列合作slamware模块运用是现在服务机器人自主定位导航的典型代表,其在25米测距半径内,可完结每秒上万次的激光测距,并完结毫米等级的解析度。
激光测速雷达
激光测速雷达是对物体移动速度的丈量,经过对被测物体进行两次有特定时刻间隔的激光测距,然后得到该被测物体的移动速度。
激光雷达测速的方法首要有两大类,一类是依据激光雷达测距原理完结,即以必定时刻间隔接连丈量方针间隔,用两次方针间隔的差值除以时刻间隔就可得知方针的速度值,速度的方向依据间隔差值的正负就能够确认。这种方法体系结构简略,丈量精度有限,只能用于反射激光较强的硬方针。
另一类测速方法是运用多普勒频移。多普勒频移是指方针与激光雷达之间存在相对速度时,接纳回波信号的频率与发射信号的频率之间会发生一个频率差,这个频率差便是多普勒频移。
激光成像雷达
激光成像雷达可用于勘探和盯梢方针、取得方针方位及速度信息等。它能够完结一般雷达所不能完结的使命,如勘探潜艇、水雷、躲藏的军事方针等等。在军事、航空航天、工业和医学范畴被广泛运用。
大气勘探激光雷达
大气勘探激光雷达首要是用来勘探大气中的分子、烟雾的密度、温度、风速、风向及大气中水蒸气的浓度的,以到达对大气环境进行监测及对暴风雨、沙尘暴等灾害性气候进行预告的意图。
盯梢雷达
盯梢雷达能够接连的去盯梢一个方针,并丈量该方针的坐标,供给方针的运动轨迹。不只用于火炮操控、导弹制导、外弹道丈量、卫星盯梢、突防技能研讨等,并且在气候、交通、科学研讨等范畴也在日益扩展。
按作业介质分类:
固体激光雷达
固体激光雷达峰值功率高,输出波长规模与现有的光学元件与器材,输出长规模与现有的光学元件与器材(如调制器、阻隔器和勘探器)以及大气传输特性相匹配等,并且很简单完结主振荡器–功率放大器(MOPA)结构,再加上效率高、体积小、重量轻、牢靠性高和稳定性好等导体,固体激光雷达优先在机载和天基体系中运用。近年来,激光雷达开展的重点是二极管泵浦固体激光雷达。
气体激光雷达
气体激光雷达以CO2激光雷达为代表,它作业在红外波段 ,大气传输衰减小,勘探间隔远,已经在大气风场和环境监测方面发挥了很大效果,但体积大,运用的中红外 HgCdTe勘探器必须在77K温度下作业,约束了气体激光雷达的开展。
半导体激光雷达
半导体激光雷达能以高重复频率方法接连作业,具有长寿命,小体积,低本钱和对人眼损伤小的长处,被广泛运用于后向散射信号比较强的Mie散射丈量,如勘探云底高度。半导体激光雷达的潜在运用是丈量能见度,取得大气边界层中的气溶胶消光廓线和辨认雨雪等,易于制成机载设备。现在芬兰Vaisala公司研发的CT25K激光测云仪是半导体测云激光雷达的典型代表,其云底高度的丈量规模可达7500m。
按线数分类:
单线激光雷达
单线激光雷达首要用于躲避障碍物,其扫描速度快、分辨率强、牢靠性高。由于单线激光雷达比多线和3D激光雷达在角频率和灵敏度反映愈加方便,所以,在测验周围障碍物的间隔和精度上都愈加精 确。可是,单线雷达只能平面式扫描,不能丈量物体高度,有必定局限性。当时首要运用于服务机器人身上,如咱们常见的扫地机器人。
多线激光雷达
多线激光雷达首要运用于轿车的雷达成像,比较单线激光雷达在维度提高和场景复原上有了质的改动,能够辨认物体的高度信息。多线激光雷达惯例是2.5D,并且能够做到3D。现在在国际商场上推出的首要有 4线、8线、16 线、32 线和 64 线。但价格昂扬,大多车企不会选用。
按扫描方法分类:
MEMS型激光雷达
MEMS 型激光雷达能够动态调整自己的扫描形式,以此来聚集特别物体,搜集更远更小物体的细节信息并对其进行辨认,这是传统机械激光雷达无法完结的。MEMS整套体系只需一个很小的反射镜就能引导固定的激光束射向不同方向。由于反射镜很小,因而其惯性力矩并不大,能够快速移动,速度快到能够在不到一秒时刻里盯梢到 2D 扫描形式。
Flash型激光雷达
Flash型激光雷达能快速记载整个场景,避免了扫描过程中方针或激光雷达移动带来的各种费事,它运转起来比较像摄像头。激光束会直接向各个方向漫射,因而只需一次快闪就能照亮整个场景。随后,体系会运用微型传感器阵列搜集不同方向反射回来的激光束。Flash LiDAR有它的优势,当然也存在必定的缺点。当像素越大,需求处理的信号就会越多,假如将海量像素塞进光电勘探器,必定会带来各种搅扰,其成果便是精度的下降。
相控阵激光雷达
相控阵激光雷达搭载的一排发射器能够经过调整信号的相对相位来改动激光束的发射方向。现在大多数相控阵激光雷达还在试验室里呆着,而现在仍停留在旋转式或 MEMS 激光雷达的年代,
机械旋转式激光雷达
机械旋转式激光雷达是开展比较早的激光雷达,现在技能比较老练,但机械旋转式激光雷达体系结构非常复杂,且各中心组件价格也都较为贵重,其间首要包含激光器、扫描器、光学组件、光电勘探器、接纳IC以及方位和导航器材等。由于硬件本钱高,导致量产困难,且稳定性也有待提高,现在固态激光雷达成为许多公司的开展方向。
按勘探方法分类:
直接勘探激光雷达
直接勘探型激光雷达的根本结构与激光测距机较为附近。作业时,由发射体系发送一个信号,经方针反射后被接纳体系搜集,经过丈量激光信号往复传达的时刻而确认方针的间隔。至于方针的径向速度,则能够由反射光的多普勒频移来确认,也能够丈量两个或多个间隔,并核算其改变率而求得速度。
相干勘探激光雷达
相干勘探型激光雷达有单稳与双稳之分,在所谓单稳体系中,发送与接纳信号共用一个光学孔径,并由发送-接纳开关阻隔。而双稳体系则包含两个光学孔径,别离供发送与接纳信号运用,发送-接纳开关天然不再需求,其余部分与单稳体系相同。
按激光发射波形分类:
接连型激光雷达
从激光的原理来看,接连激光便是一向有光出来,就像翻开手电筒的开关,它的光会一向亮着(特别状况在外)。接连激光是依托继续亮光到待测高度,进行某个高度下数据搜集。由于接连激光的作业特色,某时某刻只能搜集到一个点的数据。由于风数据的不确认特性,用一点代表某个高度的风况,明显有些片面。因而有些厂家折中的方法是采纳旋转360度,在这个圆边上面搜集多点进行均匀点评,明显这是一个虚拟平面中的多点统计数据的概念。
脉冲型激光雷达
脉冲激光输出的激光是不接连的,而是一闪一闪的。脉冲激光的原理是发射几万个的激光粒子,依据国际通用的多普勒原理,从这几万个激光粒子的反射状况来归纳点评某个高度的风况,这个是一个立体的概念,因而才有勘探长度的理论。从激光的特性来看,脉冲激光要比接连激光丈量的点位多几十倍,更能够精 确的反响出某个高度风况。
按载荷渠道分类:
机载激光雷达
机载激光雷达是将激光测距设备、GNSS设备和INS等设备严密集成,以飞翔渠道为载体,经过对地上进行扫描,记载方针的姿势、方位和反射强度等信息,获取地表的三维信息,并深化加工得到所需空间信息的技能。在军民用范畴都有广泛的潜力和远景。机载激光雷达勘探间隔近,激光在大气中传输时,能量受大气影响而衰减,激光雷达的效果间隔在20千米以内,尤其在恶劣气候条件下,比方浓雾、大雨和烟、尘,效果间隔会大大缩短,难以有用作业。大气湍流也会不同程度上下降激光雷达的丈量精度。
车载激光雷达
车载激光雷达又称车载三维激光扫描仪,是一种移动型三维激光扫描体系,能够经过发射和承受激光束,剖析激光遇到方针方针后的折返时刻,核算出方针方针与车的相对间隔,并运用搜集的方针方针外表许多的密集点的三维坐标、反射率等信息,快速复建出方针的三维模型及各种图件数据,树立三维点云图,制造出环境地图,以到达环境感知的意图。车载激光雷达在自动驾驶“造车”大潮中扮演的人物正越来越重要,比如谷歌、百度、宝马、博世、德尔福等企业,都在其自动驾驶体系中运用了激光雷达,带动车载激光雷达工业敏捷扩展。
地基激光雷达
地基激光雷达能够获取林区的3D点云信息,运用点云信息提取单木方位和树高,它不只节省了人力和物力,还提高了提取的精度,具有其它遥感方法所无法比拟的优势。经过对国内外该技能林业运用的剖析和对该创造研讨后期的成果验证,未来将会在更大的研讨区域运用该技能提取各种森林参数。
星载激光雷达
星载雷达选用卫星渠道,运转轨迹高、观测视界广,能够触及国际的每一个旮旯。为境外区域三维操控点和数字地上模型的获取供给了新的途径,不管关于国防或是科学研讨都具有非常重大意义。星载激光雷达还具有调查整个天体的才干,美国进行的月球和火星等勘探方案中都包含了星载激光雷达,其所供给的数据资料可用于制造天体的归纳三维地形图。此外,星载激光雷达载植被笔直散布丈量、海面高度丈量、云层和气溶胶笔直散布丈量以及特别气候现象监测等方面也能够发挥重要效果。
经过以上对激光雷达特色、原理、运用范畴等介绍,信任我们也能大致了解各类激光雷达的不同特点了,眼下,在激光雷达这个竞赛越来越剧烈的赛道上,打造低本钱、可量产、的激光雷达是许多新创公司想要完结的愿望。但开发和量产激光雷达并不简单。丰厚的职业经历和牢靠的技能才干保证其在这一波大潮中占有主导地位。