當(dāng)三維點較為稠密的時候,可以像視覺一樣提取特征點和其周圍的描述子,主要通過選擇幾何屬性(如法線和曲率)比較有區(qū)分度的點,在計算其局部鄰域的幾何屬性的統(tǒng)計得到關(guān)鍵點的描述子,而當(dāng)處理目前市面上的激光雷達得到的單幀點云數(shù)據(jù)時,由于點云較為稀疏,主要依靠每個激光器在掃描時得到的環(huán)線根據(jù)曲率得到特征點。而有了兩幀點云的數(shù)據(jù)根據(jù)配準(zhǔn)得到了相對位姿變換關(guān)系后,我們便可以利用激光雷達傳感器獲得的數(shù)據(jù)來估計載體物體的位姿隨時間的變化而改變的關(guān)系。比如我們可以利用當(dāng)前幀和上一幀數(shù)據(jù)進行匹配,或者當(dāng)前幀和累計堆疊出來的子地圖進行匹配,得到位姿變換關(guān)系,從而實現(xiàn)里程計的作用。電力巡檢時激光雷達識別線路故障,提高巡檢精度。上海覓道Mid-360激光雷達渠道
激光雷達的工作原理:對人畜無害的紅外光束Light Pluses發(fā)射、反射和接收來探測物體。能探測的對象:白天或黑夜下的特定物體與車之間的距離。甚至由于反射度的不同,車道線和路面也是可以區(qū)分開來的。哪些物體無法探測:光束無法探測到被遮擋的物體。車用激光雷達工作原理就是蝙蝠測距用的回波時間(Time of Flight,縮寫為TOF)測量方法。分析目標(biāo)物體表面的反射能量大小、反射波譜的幅度、頻率和相位等信息,輸出點云,從而呈現(xiàn)出目標(biāo)物精確的三維結(jié)構(gòu)信息。安徽國產(chǎn)激光雷達抗室外強光達 70 米 @80% 反射率,覽沃 Mid - 360 適應(yīng)多種光照條件。
LiDAR的結(jié)構(gòu)。激光雷達主要包括激光發(fā)射、接收、掃描器、透鏡天線和信號處理電路組成。激光發(fā)射部分主要有兩種,一種是激光二極管,通常有硅和砷化鎵兩種基底材料,再有一種就是目前非常火熱的垂直腔面發(fā)射(VCSEL)(比如 iPhone 上的 LiDAR),VCSEL 的優(yōu)點是價格低廉,體積極小,功耗極低,缺點是有效距離比較短,需要多級放大才能達到車用的有效距離。激光雷達主要應(yīng)用了激光測距的原理,而如何制造合適的結(jié)構(gòu)使得傳感器能向多個方向發(fā)射激光束,如何測量激光往返的時間,這便區(qū)分出了不同的激光雷達的結(jié)構(gòu)。
激光光源,由于激光器發(fā)射的光線需要投射至整個FOV平面區(qū)域內(nèi),除了面光源可以直接發(fā)射整面光線外,點光源則需要做二維掃描覆蓋整個FOV區(qū)域,線光源需要做一維掃描覆蓋整個FOV區(qū)域。其中點光源根據(jù)光源發(fā)射的形式又可以分為EEL(Edge-Emitting Laser邊發(fā)射激光器)和VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser垂直腔面發(fā)射激光器)兩種,二者區(qū)別在于EEL激光平行于襯底表面發(fā)出(如圖1),VCSEL激光垂直于襯底表面發(fā)出(如圖2)。其中VCSEL式易于進行芯片式陣列布置,通常使用此類光源進行陣列式布置形成線光源(一維陣列)或面光源(二維陣列),VCSEL光源剖面圖與二維陣列光源芯片示意圖如下Mid - 360 以 360°x59° 超廣 FOV,增強移動機器人復(fù)雜環(huán)境感知力。
應(yīng)用層面,目前暫無車規(guī)級量產(chǎn)案例,OPA方案的表示企業(yè)為Quanergy。2021年8月,Quanergy對其OPA固達態(tài)激光雷達S3系列完成駕駛實測演示。測試結(jié)果顯示,S3系列固態(tài)激光雷達可以提供超過10萬小時的平均無故障時間(MTBF),在全光照下實現(xiàn)100米的探測性能,大規(guī)模量產(chǎn)后的目標(biāo)價格為500美元。由于結(jié)構(gòu)簡單,F(xiàn)lash閃光激光雷達是目前純固態(tài)激光雷達較主流的技術(shù)方案。但是由于短時間內(nèi)發(fā)射大面積的激光,因此在探測精度和探測距離上會受到較大的影響,主要用于較低速的無人駕駛車輛,例如無人外賣車、無人物流車等,對探測距離要求較低的自動駕駛解決方案中。激光雷達通過發(fā)射激光束,精確測量目標(biāo)距離,是自動駕駛的關(guān)鍵傳感器。遼寧自動駕駛激光雷達
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LiDAR的數(shù)據(jù),三維點,對于旋轉(zhuǎn)式激光雷達來說,得到的三維點便是一個很好的極坐標(biāo)系下的多個點的觀測,包含激光發(fā)射器的垂直俯仰角,發(fā)射器的水平旋轉(zhuǎn)角度,根據(jù)激光回波時間計算得到的距離。但 LiDAR 通常會輸出笛卡爾坐標(biāo)系下的觀測值,頭一是因為 LiDAR 在極坐標(biāo)系下測量效率高,也只是對于旋轉(zhuǎn)式 LiDAR,目前陣列式 LiDAR 也有很多。第二笛卡爾坐標(biāo)系更加直觀,投影和旋轉(zhuǎn)平移更加簡潔,求解法向量,曲率,頂點等特征計算量小,點云的索引及搜索都更加高效。對于 MEMS 式激光雷達,由于一次采樣周期為一個偏振鏡旋轉(zhuǎn)周期,10hz 下采樣周期為 0.1 秒,但由于載體本身在進行高速移動時,我們需要對得到的數(shù)據(jù)進行消除運動畸變,來補償采樣周期內(nèi)的運動。上海覓道Mid-360激光雷達渠道