什么是激光雷達(dá)傳感器？

激光雷達(dá)傳感器是通過(guò)發(fā)射激光并檢測(cè)反射光和散射光來(lái)測(cè)量物體距離和形狀的設(shè)備的總稱。

激光雷達(dá)傳感器的LiDAR以“光檢測(cè)和測(cè)距”的首字母命名，發(fā)音為“騎手”。特別是在檢測(cè)光時(shí)常用于測(cè)量飛行時(shí)間，也稱為TOF（Time-of-flight）傳感器。

此外，利用多普勒效應(yīng)的頻率連續(xù)調(diào)制方法也用于高級(jí)測(cè)量，這種方法被稱為FMCW（頻率調(diào)制連續(xù)波）方法。這種從遠(yuǎn)處測(cè)量距離的技術(shù)稱為遙感技術(shù)。

LiDAR傳感器的使用

目前，LiDAR傳感器通常用于汽車的自動(dòng)駕駛技術(shù)和智能手機(jī)的圖像檢測(cè)技術(shù)，但它是一項(xiàng)歷史技術(shù)，最初已在飛機(jī)雷達(dá)和氣象觀測(cè)中使用多年。

近年來(lái)，它與 ADAS 一起成為實(shí)現(xiàn)汽車中的障礙物和周圍車輛檢測(cè)等自動(dòng)駕駛技術(shù)的必要要素，并且正在積極推進(jìn)小型化、低成本化的開發(fā)。

此外，在工廠中，它已開始與圖像處理設(shè)備、智能手機(jī)相機(jī)等結(jié)合使用，以在拍照時(shí)有效模糊焦點(diǎn)，并作為VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）和AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）的技術(shù)。此外，它在蘋果 iPhone 12 Pro 和 iPhone 12 Pro Max 中的采用也大大提高了 LiDAR 傳感器的知名度。

激光雷達(dá)傳感器原理

激光雷達(dá)傳感器的原理是由激光作為光源和光接收元件組成，通過(guò)某種物理方法接收發(fā)射的激光來(lái)測(cè)量到物體的距離。例如，在目前最廣泛使用的TOF方法中，將激光束照射到物體上，并測(cè)量其通過(guò)反射或散射返回所需的時(shí)間（飛行時(shí)間，TOF） .求距離。

照射激光的方法有兩種：照射寬視場(chǎng)的方法和沿特定方向照射并掃描的掃描方法。

1.廣域照射法

它也被稱為TOF 相機(jī)，因?yàn)樗捎脤捯晥?chǎng)照射方法，因此可以像普通相機(jī)一樣使用。TOF相機(jī)只需單次光照射即可一次性獲取整個(gè)視場(chǎng)的信息，而且光學(xué)系統(tǒng)極其簡(jiǎn)單，因此設(shè)備成本相對(duì)較低。

但由于激光束需要擴(kuò)散以覆蓋整個(gè)傳感器，因此存在的問(wèn)題是每個(gè)像素的光子密度下降，而且缺點(diǎn)是容易受環(huán)境光影響、測(cè)量距離短等。

2、掃描方式

另一方面，掃描方法使用鏡子來(lái)掃描激光束。有掃描每個(gè)像素的點(diǎn)掃描方法和掃描每行的線掃描方法。前一種方法精度高，但需要較長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間，因此當(dāng)不需要高空間分辨率時(shí)，采用具有相反特性的線掃描方法。

有關(guān) LiDAR 傳感器的其他信息

1. TOF法與FMCW法的區(qū)別

LiDAR傳感器有兩種檢測(cè)方法：TOF（飛行時(shí)間）和FMCW（連續(xù)頻率調(diào)制），但主要區(qū)別在于距離檢測(cè)方法中使用的物理量。TOF 方法通過(guò)測(cè)量激光以脈沖照射物體并反射回來(lái)所需的時(shí)間來(lái)測(cè)量距離，但在 FMCW 方法中，當(dāng)在改變頻率的同時(shí)照射連續(xù)波時(shí)，可以使用以下方法來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度：來(lái)自目標(biāo)物體的反射波的多普勒效應(yīng)。

TOF方法原理上更簡(jiǎn)單，可以降低激光雷達(dá)傳感器的成本。然而，由于很難區(qū)分照射到物體上的激光束是由你還是其他人發(fā)出的，因此不太可能成為當(dāng)前自動(dòng)駕駛技術(shù)的首選技術(shù)，需要更先進(jìn)的測(cè)量。一種可能的 FMCW 方法是表現(xiàn)出承諾。

FMCW方法在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛方面還存在需要克服的問(wèn)題，例如限制測(cè)量距離和降低成本的相干性問(wèn)題，但為了克服這些問(wèn)題，主要是世界各地的研究機(jī)構(gòu)正在開展更先進(jìn)的研究和開發(fā)。積極開展。

2. 激光雷達(dá)傳感器攝像頭

LiDAR 傳感器和攝像頭通常是分開的。然而，如果LIDER傳感器和相機(jī)是獨(dú)立的單元，當(dāng)LiDAR傳感器和相機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)合時(shí)會(huì)出現(xiàn)輕微的視差，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度。因此，出現(xiàn)了一種將攝像頭和激光雷達(dá)傳感器合二為一的傳感器。

使用這種類型的傳感器，可以通過(guò)結(jié)合相機(jī)和 LiDAR 傳感器數(shù)據(jù)來(lái)生成高分辨率 3D 圖像。此外，由于它能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)視差和畸變差異的高精度測(cè)量，因此有望用作車載傳感器。

3、激光雷達(dá)傳感器需求預(yù)測(cè)

近來(lái)，以豐田汽車為首的自動(dòng)駕駛技術(shù)研發(fā)活躍，激光雷達(dá)傳感器和激光產(chǎn)業(yè)也隨之升溫。

市場(chǎng)研究公司矢野研究所預(yù)測(cè)，到2030年，LiDAR傳感器和激光器的市場(chǎng)規(guī)模將增至4959億日元。此外，另一家市場(chǎng)研究公司Youghal Development（在2019年的研究中）宣布，到2024年，LiDAR傳感器的市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大到60億美元。

預(yù)計(jì)未來(lái)對(duì)激光雷達(dá)傳感器的需求將繼續(xù)增加，特別是在發(fā)達(dá)國(guó)家。