什么是激光雷達(dá)傳感器？

激光雷達(dá)傳感器是通過發(fā)射激光并檢測反射光和散射光來測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“光檢測和測距”的首字母命名，發(fā)音為“騎手”。特別是在檢測光時常用于測量飛行時間，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)制方法也用于高級測量，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駕駛技術(shù)和智能手機(jī)的圖像檢測技術(shù)，但它是一項(xiàng)歷史技術(shù)，最初已在飛機(jī)雷達(dá)和氣象觀測中使用多年。

近年來，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等自動駕駛技術(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，通過某種物理方法接收發(fā)射的激光來測量到物體的距離。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，并測量其通過反射或散射返回所需的時間（飛行時間，TOF） .求距離。

照射激光的方法有兩種：照射寬視場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捎脤捯晥稣丈浞椒?，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視場的信息，而且光學(xué)系統(tǒng)極其簡單，因此設(shè)備成本相對較低。

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

2、掃描方式

另一方面，掃描方法使用鏡子來掃描激光束。有掃描每個像素的點(diǎn)掃描方法和掃描每行的線掃描方法。前一種方法精度高，但需要較長的測量時間，因此當(dāng)不需要高空間分辨率時，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傳感器有兩種檢測方法：TOF（飛行時間）和FMCW（連續(xù)頻率調(diào)制），但主要區(qū)別在于距離檢測方法中使用的物理量。TOF 方法通過測量激光以脈沖照射物體并反射回來所需的時間來測量距離，但在 FMCW 方法中，當(dāng)在改變頻率的同時照射連續(xù)波時，可以使用以下方法來測量長度：來自目標(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)前自動駕駛技術(shù)的首選技術(shù)，需要更先進(jìn)的測量。一種可能的 FMCW 方法是表現(xiàn)出承諾。

FMCW方法在實(shí)現(xiàn)自動駕駛方面還存在需要克服的問題，例如限制測量距離和降低成本的相干性問題，但為了克服這些問題，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)合時會出現(xiàn)輕微的視差，從而無法實(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，可以通過結(jié)合相機(jī)和 LiDAR 傳感器數(shù)據(jù)來生成高分辨率 3D 圖像。此外，由于它能夠?qū)崿F(xiàn)無視差和畸變差異的高精度測量，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

近來，以豐田汽車為首的自動駕駛技術(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。

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

預(yù)計(jì)未來對激光雷達(dá)傳感器的需求將繼續(xù)增加，特別是在發(fā)達(dá)國家。