激光雷达作为现代先进的探测技术,其核心在于利用激光束来获取周围环境的精确信息。它通过向周围环境发射大量的激光束,然后接收目标物体反射回来的激光信号,基于测量激光信号的时间差来确定物体的距离。同时,通过水平旋转扫描或向空扫描角度,以及获取不同俯仰角度的信号,从而获得被测物体的精确三维信息。
激光雷达主要由激光发射装置、激光接收端、信息处理单元和线束信号扫描系统构成。在激光发射过程中,激励源将电转化为光,驱动激光器发射激光脉冲线束,激光调制器借助光束控制器精准控制发射激光的方向和线数,最后经发射光学系统将激光发射至目标物体。激光接收端的光电探测器则负责接收目标物体反射回来的激光线束,获取障碍物的反射信号。接收的信号经过集成模块的放大处理和数模转换器后,再由信息处理模块进行数据计算,以获取目标障碍物的形态、物理属性等特性,控制模块依据收集的信息进行物体模型建立和间距测量。而线束信号扫描部分,激光雷达通常以稳定的转速旋转,发送激光束实现对所在平面的扫描,实时生成平面图信息并进行数据计算与更新。
二、激光雷达的行业应用领域激光雷达凭借其卓越的性能,在多个行业领域有着广泛的应用。在自动驾驶领域,它是实现车辆安全高效行驶的关键技术之一。其高精度的三维环境感知能力,能为车辆提供准确的路况信息,帮助车辆做出合理的决策。在轨道交通中,激光雷达可用于轨道检测、障碍物识别等,保障列车的安全运行。船舶航运领域,它能协助船舶进行导航、避碰等操作。机场航空方面,激光雷达可用于跑道监测、飞机引导等。此外,在城市交通管理、工业检测等领域,激光雷达也发挥着重要作用。
三、激光雷达的技术优势与局限性(一)技术优势- 高精度的三维环境感知:3D激光雷达能够在短时间内向周围环境发射大量的激光束,具备200 - 300m的远距离探测能力和最大90° * 30°的大视野探测范围。其角分辨率最高可达0.05° * 0.05°,在远距离仍能准确探测、追踪多个目标,距离分辨率可达0.1mard,速度分辨率达到10m/s以内。
- 高分辨率图像获取:由于激光频率高、波长短,可获得极高的角度、距离和速度分辨率,这使得激光雷达能够利用距离多普勒成像技术获得非常清晰的图像。
- 强大的抗干扰能力:与微波毫米波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响不同,自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源较少,其抗有源干扰的能力很强,可全天候工作。且激光雷达中激光束的发射频率一般每秒几万个脉冲以上,相比传统微波雷达高很多,具有分辨率高、精度高(厘米级)、探测距离长的优势,同时抗干扰能力相比电磁波更强,能生成目标的多维图像,获取更丰富的信息量,且不受目标物体运动状态的影响。
然而,激光雷达也存在一些局限性。大多数激光雷达会受雨雪、雾霾天气影响,导致穿透性变差、测量精度下降,且在分辨交通标识和红绿灯方面存在困难。此外,高昂的成本也是制约其大规模量产的关键因素。
四、激光雷达的发展趋势与多传感器融合随着科技的不断发展,激光雷达的技术也在持续进步。目前,主流的车载激光雷达技术路线按照扫描方式可分为机械式、半固态和纯固态。同时,由于各种测距原理的传感器设备搭载的不同传感器原理和功能各异,在不同场景中发挥着各自的优势,仅靠单种传感器难以实现完全的信息覆盖。因此,多传感器融合成为未来的发展必然趋势,即融合多技术、多平台,将智能汽车打造为"移动的传感器平台",装备大量的传感器。随着智能驾驶从L2到L3级及以上不断推进,激光雷达凭借其精度高、探测距离长、可3D环境建模等特性,重要性日益凸显。
五、激光雷达校准板的相关产品及应用在激光雷达的应用中,标定板起着至关重要的作用。景颐光电的多阶级反射率激光雷达校准板,具有多阶级反射率的特点,能够满足不同场景下激光雷达的标定需求。其多阶级反射率拼接激光雷达反射板,通过拼接的方式可提供更广泛的反射率范围,进一步提升标定的准确性和可靠性。
此外,景颐光电还有多种其他类型的标定板产品。例如,激光雷达校准板 - 纯板,具有高反射率的特性,能够为激光雷达提供清晰的反射信号。激光雷达校准板 - 含底座、含铝盒箱、含支架等不同配置的产品,方便用户根据实际需求进行选择和安装。激光雷达反射黑板则可用于在特定环境下进行激光雷达的测试和校准。
刻度反射板JY - RD和漫反射板JY - MRTSQ200等产品,也在激光雷达的应用中发挥着重要作用。刻度反射板JY - RD具有精确的刻度标识,可用于测量和定位等应用场景。漫反射板JY - MRTSQ200具有良好的漫反射特性,能够提供均匀的反射信号,适用于多种激光雷达的标定和测试。
漫反射板 - 含支架(反射率40%)、漫反射标定布、漫反射目标板、漫反射球JY - POS300等产品,也为激光雷达的应用提供了丰富的选择。这些产品在不同的领域和场景中,都能够为激光雷达的准确测量和可靠运行提供有力支持。
棋盘格视觉标定板(150乘105cm)适用于视觉系统的标定,可与激光雷达等传感器配合使用,提高系统的整体精度和可靠性。无人机标定板(25%、50%、75%)则专门为无人机的激光雷达标定而设计,能够满足无人机在不同飞行高度和环境下的标定需求。
激光雷达校准板的合理选择和应用,对于提高激光雷达的测量精度、可靠性和稳定性具有重要意义。景颐光电的一系列激光雷达校准板产品,为激光雷达在各个领域的广泛应用提供了有力的技术支持。
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