激光雷达的基本原理

激光雷达原理与激光产生机制
最新推荐文章于 2024-11-05 10:02:10 发布
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#激光雷达 #激光

超清晰！几分钟讲清激光雷达的工作原理

因为地表植被会对这两种光有较强的反射。（400nm到700nm为看见光范围，之外分为：紫外线，红外线。）

机载激光雷达Lidar的工作原理：

机载Lidar的四个组成部分：

1、Lidar：左右往复扫描地面。飞行时可以覆盖很大的面积。

2、全球定位系统GPS接收器：用于追踪飞机的高度和XY坐标。GPS能够记录激光发射时空间位置。

3、惯性测量单元：惯导，IMU。用于记录飞机在空中时的姿态（测量俯仰、滚动、偏转）。用于后期计算物体高程的精度。 

4、计算机：记录飞机队地面扫描所得到的全部数据。

组成部分如何配合工作的

1、Ldiar系统通过主动向地面发射激光来扫描地面。Lidar Pulse：Lidar激光产生并发射的一束光线。“回波”return：脉冲反射后被传感器接受记录的光线。ToF（time of Fly）

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固态激光雷达 vs 机械式：成本与性能的权衡
优快云博客专家，系统架构师，有合作、疑惑请私信博主。
10-05 11万+
固态激光雷达 vs 机械式：成本与性能的权衡​ ，人工智能，计算机视觉，大模型，AI，本文深入对比固态与机械式激光雷达的成本和性能。先介绍激光雷达基本概念，再分别阐述两者结构、工作方式、性能及成本构成，进而从硬件、生产组装、维护成本及探测距离等多方面对比，分析不同场景下的权衡选择，给出数据处理代码示例，还探讨技术趋势和应用案例，为相关领域选择提供参考。
【三维点云】01-激光雷达原理与应用
星辰不问
02-12 3778
【三维点云】01-激光雷达原理与应用
激光雷达的原理
panpan_jiang1的博客
01-02 1517
激光与原子能、计算机、半导体被并称为20世纪人类的四大发明。上次对比了激光雷达和其他传感器的优缺点，分析了激光雷达爆火的原因。这次来聊一下激光的原理。 激光的发明要追溯到爱因斯坦。爱因斯坦最先提出了光的“波粒二象性”概念，借此对黑体辐射的普兰克定律进行了重新推导。在1917年，爱因斯坦提出了受激辐射的基础理论：处于高能级的粒子，受到某种光子的激发，会从高能级跃迁到低能级上，同时释放一个与激励光子完全相同的光子，他们有着完全相同的频率、相位、传播方向以及偏振状态。受激发射的光...
激光雷达基本原理及主流方案
qq_37320084的博客
11-05 8952
一般的主雷达都是120°x25°，不过全固态禾赛的120°x75°，速腾的120°x90°，光覆盖的区域更大了，能量被分散了，所以测远能力弱了。而且，禾赛发布的AT512，据说是用IMX479实现的转镜方案，我只能说，你还在做459，禾赛已经开始搞479了，一步快步步快！像这样的模组，M1里面还有3个，4兄弟拼成120°的视场。可以计算出目标物的距离，具有响应速度快、探测精度高的优势，可应用于各种场景，是目前比较常用且主流的测距方式，适用于远距离的测量，比如自动驾驶领域中对车辆周围环境的探测、地形测绘等。
激光雷达原理介绍
爱做菜的炼丹师
02-02 2万+
激光雷达的工作原理 激光雷达根据测量原理可以分为三角法激光雷达、脉冲法激光雷达、相干法激光雷达。本文我们只针对脉冲法测距的激光雷达做分析。 基于脉冲法的激光雷达利用光速测距。激光发射器发射激光脉冲，计时器记录发射时间；脉冲经物体反射后由接收器接受，计时器记录接受时间；时间差乘上光速即得到距离的两倍。用此方法来衡量雷达到障碍物之间的距离。 激光雷达系统组成 发射单元：激光器、发射光学系统，发射激光束探测信号； 接收单元：接收光学系统、光学虑光装置、光电探测器。接收反射的激光信号即回波信号；...
激光雷达基本原理
hooksten的博客
11-21 4964
激光雷达的一些基本知识，最近在学习pcl点云处理，这些东西还是需要知道的
激光雷达基本原理介绍
09-27
激光扫描方法不仅是军内获取三维地理信息的主要途径，而且通过该途径获取的数据成果也被广泛应用于资源勘探、城市规划、农业开发、水利工程、土地利用、环境监测、交通通讯、防震减灾及国家重点建设项目等方面，为国民经济、社会发展和科学研究提供了极为重要的原始资料，并取得了显著的经济效益，展示出良好的应用前景。低机载LIDAR地面三维数据获取方法与传统的测量方法相比，具有生产数据外业成本低及后处理成本的优点。目前，广大用户急需低成本、高密集、快速度、高精度的数字高程数据或数字表面数据，机载LIDAR技术正好满足这个需求，因而它成为各种测量应用中深受欢迎的一个高新技术。
激光雷达基本原理与行业相关发展
iam_Ethan的博客
03-17 1766
激光雷达的基本概念、激光雷达的特点以及优势所在、激光雷达的基本作用过程与原理、激光雷达的分类和行业龙头企业的基本介绍
车载激光雷达测距测速原理
12-30
文章还提到了车载激光雷达的基本原理图，这是用于辅助说明雷达系统内部结构和工作流程的图示。它展示了发射机、接收机和信号处理单元如何协同工作，完成测距和测速任务。在现代车载激光雷达系统中，数字技术的应用...
激光三角测距原理 直射式VS斜射式
cuizhang1938的博客
03-20 1万+
激光三角测距法作为低成本的激光雷达设计方案，可获得高精度、高性价比的应用效果，并成为室内服务机器人导航的首选方案，本文将对激光雷达核心组件进行介绍并重点阐述基于激光三角测距法的 激光雷达 原理。 ...
简直牛！不看就亏大了——3D激光雷达完美设计（制作原理、步骤、源码&原理图全部开源）-电路方案
04-21
前言: 说起来，该3D激光扫描测距仪(3D激光雷达)就核心设计原理来而言，应该在激光键盘（https://www.cirmall.com/circuit/2978/detail?3）设计项目之后。现在给大伙讲讲3D扫描测距仪的相关原理和制作细节。请耐心读完，方可吸收其中的精华。 在开始介绍原理前，先给出一些扫描得到的3D模型以及演示视频，给大家一个直观的认识 扫描得到的房间一角: 扫描的我 扫描仪实物 激光三角测距原理这里统一列出他们的参数: 摄像头:VGA画质的USB摄像头，30fps (市面普遍可以购买的型号)。非广角 激光器:50mW 红外一字线激光 808nm 滤光片:10mm直径红外低通滤光片 舵机:HS-322hd 43g标准舵机 本文结构简单介绍了激光雷达产品的现状 : 线状激光进行截面测距原理 3D激光扫描仪的制作考虑 参考文献 简介-激光扫描仪/雷达: 这里所说的激光扫描测距仪的实质就是3D激光雷达。如上面视频中展现的那样，扫描仪可以获取各转角情况下目标物体扫描截面到扫描仪的距离，由于这类数据在可视化后看起来像是由很多小点组成的云团，因此常被称之为:点云(Point Clould)。在获得扫描的点云后，可以在计算机中重现扫描物体/场景的三维信息。 这类设备往往用于如下几个方面: 机器人定位导航 目前机器人的SLAM算法中最理想的设备仍旧是激光雷达(虽然目前可以使用kinect，但他无法再室外使用且精度相对较低)。机器人通过激光扫描得到的所处环境的2D/3D点云，从而可以进行诸如SLAM等定位算法。确定自身在环境当中的位置以及同时创建出所处环境的地图。这也是我制作他的主要目 的之一。 零部件和物体的3D模型重建 地图测绘 现状: 目前市面上单点的激光测距仪已经比较常见，并且价格也相对低廉。但是它只能测量目标上特定点的距离。当然，如果将这类测距仪安装在一个旋转平台上，旋转扫描一周，就变成了2D激光雷达 （LIDAR）。相比激光测距仪，市面上激光雷达产品的价格就要高许多: Hokuyo 2D激光雷达截图: 上图为Hokuyo这家公司生产的2D激光雷达产品，这类产品的售价都是上万元的水平。其昂贵的原因之一在于他们往往采用了高速的光学振镜进行大角度范围(180-270)的激光扫描，并且测距使用了计算发射/反射激光束相位差的手段进行。当然他们的性能也是很强的，一般扫描的频率都在10Hz以上，精度也在几个毫米的级别。 2D激光雷达使用单束点状激光进行扫描，因此只能采集一个截面的距离信息。如果要测量3D的数据 ，就需要使用如下2种方式进行扩充: 采用线状激光器 使用一个2D激光雷达扫描，同时在另一个轴进行旋转。从而扫描出3D信息。 说明: 第一种方式是改变激光器的输出模式，由原先的一个点变成一条线型光。扫描仪通过测量这束线型光在待测目标物体上的反射从而一次性获得一个扫描截面的数据。这样做的好处是扫描速度可以很快 ，精度也比较高。但缺点是由于激光变成了一条线段，其亮度(强度)将随着距离大幅衰减，因此测距范围很有限。对于近距离(<10m)的测距扫描而言，这种方式还是很有效并且极具性价比的，本文介绍的激光雷达也使用这种方式， 对于第二种方式，优点是可以很容易用2D激光雷达进行改造，相对第一种做法来说，他在相同的激光器输出功率下扫描距离更远。当然，由于需要控制额外自由度的转轴，其误差可能较大，同时扫描速度也略低。 这类激光雷达产品目前在各类实验室、工业应用场景中出现的比较多，但对于个人爱好着或者家用 设备中，他们的价格实在是太高了。当然，目前也有了一个替代方案，那就是kinect，不过他的成像 分辨率和测距精度相比激光雷达而言低了不少，同时无法在室外使用。 低成本的方案 造成激光雷达设备高成本的因素为 使用测量激光相位差/传播时间差测距 高速振镜的高成本 矫正算法和矫正人工成本 对于个人DIY而言，第三个因素可以排除，所谓知识就是力量这里就能体现了:-) 对于前2个因素，如果要实现完全一样的精度和性能，那恐怕成本是无法降低的。但是，如果我们对精度、性能要求稍 微降低，那么成本将可以大幅的下降。 首先要明确的是投入的物料成本与能达成的性能之间并非线型比例的关系，当对性能要求下降到一 定水平后，成本将大幅下降。对于第一个因素，可以使用本文将介绍的三角测距方式来进行。而对于 扫锚用振镜，则可以使用普通的电机机构驱动激光器来替代。 本文介绍的低成本3D激光扫描仪实现了如下的成本/性能: 成本:~￥150 测量范围:最远6m 测量精度:（测量距离与实际距离的误差）最远6m出最大80mm误差，近距离(<1m)，误差水平在 5mm以内 扫描范围:180度 扫描速度:30 samples/sec (比如以1度角度增量扫描180度，耗时6秒) 对于精
一文彻底搞懂激光雷达原理！
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点击下方卡片，关注“自动驾驶之心”公众号ADAS巨卷干货，即可获取最近一直在搞激光雷达相关东西，今天把了解的激光雷达知识做一个框架整理，顺便梳理了一下行业里面激光雷达相关公司，一起学习，欢迎交流！一、基础知识激光雷达成像可以简单理解为使用激光发射部件向一定视场角FOV（Field Of View）内发射光线，同时使用接收部件接收范围内反射回的光线，利用已知和获取的发射光线...
7分钟讲透机载激光雷达LIDAR的工作原理
孙悟空
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原文链接 【GIS前沿】
机载激光雷达原理与应用科普（一）
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内容摘要：机载激光雷达(Light Detection AndRanging，LiDAR)集成了全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、惯性导航系统(Inertial NavigationSystem，INS)、激光测距系统(Laser Scanning Ranging)，能够快速获取地表物体三维坐标信息。作为一种三维空间信息的实时获取手段，在上世纪90年代取得了重大突破，其独特的工作方式和数据处理方法受到国内外专家的广泛关注。 01 引言 机载激光雷达(Light De
激光雷达学习笔记（四）定位
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02-28 1万+
原创博客，转载请注明出处：http://blog.youkuaiyun.com/renshengrumenglibing?viewmode=contents 机器人定位的目的是为了知道“自己在什么地方”，目前，机器人定位的方法可以分为非自主定位与自 主定位两大类。所谓非自主定位是在定位的过程中机器人需要借助机器人本身以外的装置如：全球定位 系统(GPS)、全局视觉系统等进行定位；自主定位是机器人仅依靠机
机载激光雷达原理与应用科普（十）
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08-07 946
内容摘要：经过数据预处理工作得到的成果，包括经大地定向后的激光数据和经计算得到的影像外方位元素基础上，即可正式进行常见的DEM和DOM成果数据的加工生产。通常我们称这一过程为数据后处理。 ** 数据后处理 **1、点云数据分类及DEM制作 经过预处理的激光地表数据及激光地物数据都在同一层，需要提取出纯地表数据方能生成DEM。经过分类，将建筑物、植被等非地表数据放在其它层里面，纯地表数据就被分离出来。经过分类的纯激光地表数据是具有三维坐标值的离散点，构建TIN后即可以按规定格网生成DEM。经过精细分类的激光数
激光雷达篇——[科普]一文看懂激光雷达LIDAR基本工作原理（转载）
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激光雷达硬件原理图
最新发布
07-31
激光雷达（LiDAR，Light Detection and Ranging）是一种通过发射激光束并测量反射信号来探测目标距离和形状的技术，广泛应用于自动驾驶、机器人导航、地形测绘等领域。其硬件原理图通常包括激光发射模块、接收模块、扫描机构、信号处理单元以及电源和控制电路等部分。 ### 激光雷达硬件原理图的主要组成部分 1. **激光发射模块** 该模块负责发射短脉冲或连续波激光束。激光器通常工作在近红外波段（如905 nm或1550 nm），以避免对人眼造成伤害。发射模块包括激光二极管、驱动电路和光学准直系统，确保激光束以一定的方向性和聚焦性发射出去。 2. **接收模块** 接收模块由光电探测器（如雪崩光电二极管APD或单光子雪崩二极管SPAD）、光学滤波器和放大电路组成。其作用是捕获从目标反射回来的激光信号，并将其转换为电信号进行后续处理。 3. **扫描机构** 为了实现多方向探测，激光雷达通常配备机械旋转镜、MEMS微镜或光学相控阵等扫描装置。例如，Velodyne的64线激光雷达采用旋转镜面实现360°扫描，而固态激光雷达则采用电子扫描方式。 4. **信号处理单元** 包括时间-数字转换器（TDC）或模拟-数字转换器（ADC），用于测量飞行时间（Time of Flight, ToF）并计算目标距离。此外，还包括FPGA或专用处理器，负责实时数据处理和点云生成。 5. **电源与控制系统** 提供稳定的电源供应，并通过微控制器（MCU）或嵌入式系统控制激光发射、扫描动作和数据传输。 ### 获取激光雷达技术文档和原理图的渠道 1. **厂商官网与开发者资源** 如Velodyne、Luminar、Ouster、Innoviz等主流激光雷达厂商通常提供产品规格书、SDK、驱动程序及部分硬件接口说明。部分厂商会提供详细的硬件原理图供授权开发者使用。 2. **开源硬件项目** 一些开源激光雷达项目（如OpenLidar、Ainstein US-D1等）在GitHub或Hackster.io等平台上发布完整的硬件设计图、PCB布局图和BOM清单，适合研究和DIY实现。 3. **学术论文与技术报告** IEEE、SPIE等学术平台发布的论文中常包含激光雷达系统架构图和关键模块的设计原理，例如基于FMCW的相干探测系统或基于SPAD的高灵敏度接收系统。 4. **电子设计自动化（EDA）工具库** 使用Altium Designer、KiCad等工具时，可在元件库中搜索激光雷达相关模块的参考设计，结合数据手册进行电路搭建。 ### 示例：简易激光雷达发射与接收电路 以下是一个简化的激光雷达发射与接收电路示意图： ```c // 简化的激光雷达发射与接收电路示意代码（非实际电路） #include <stdint.h> #define LASER_PIN 13 #define DETECTOR_PIN A0 void setup() { pinMode(LASER_PIN, OUTPUT); pinMode(DETECTOR_PIN, INPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { // 触发激光发射 digitalWrite(LASER_PIN, HIGH); delayMicroseconds(10); // 激光脉冲持续时间 digitalWrite(LASER_PIN, LOW); // 读取接收信号 int signal = analogRead(DETECTOR_PIN); Serial.println(signal); delay(100); // 采样间隔 } ``` 上述代码仅为模拟激光雷达发射与接收的基本流程，实际电路中需加入高速比较器、锁相放大器、ToF测量芯片等组件以提高精度和响应速度。
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