10、自动驾驶飞行时间（ToF）激光雷达扫描技术解析

自动驾驶飞行时间（ToF）激光雷达扫描技术解析

激光雷达（LiDAR）在自动驾驶领域扮演着至关重要的角色，它能够为车辆提供精确的三维环境信息。一个完整的激光雷达系统主要由发射器、接收器和扫描器组成。扫描器是决定激光雷达视野（FOV）、角分辨率和扫描频率的关键模块。下面将详细介绍激光雷达扫描器的相关知识。

1. 扫描器规格

• 视野（FOV） ：视野是激光雷达的主要规格之一，它表示激光雷达能够检测到的区域范围。扫描器的作用是扩大激光雷达的可检测视野，没有扫描器，激光雷达就只是一个点对点的测距仪。激光雷达的视野可以是二维的水平面，也可以是水平和垂直平面的三维空间。视野通常用角度表示，其水平和垂直方向的计算方式如下：
  • 水平视野：$FOV_H = \Delta\theta = \theta_2 - \theta_1$
  • 垂直视野：$FOV_V = \Delta\varphi = \varphi_2 - \varphi_1$
    其中，$\theta_1$ 是最小方位角，$\theta_2$ 是最大方位角，$\varphi_1$ 是最小仰角，$\varphi_2$ 是最大仰角。
• 角分辨率 ：角分辨率描述了激光雷达区分物体小细节的能力，是激光雷达的一个重要规格。对于机械激光雷达，伺服或步进电机的最小步长决定了激光雷达的最小角分辨率。二维激光雷达只有水平平面的角分辨率，如果远处物体的尺寸小于二维激光雷达最小角分辨率对应的长度，该物体可能会被激光雷达扫描遗漏。三维激光雷达具有水平和垂直角分辨率，其中垂直角分辨率更为重