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激光雷达原理

与雷达工作原理类似，激光雷达通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，但其很大优势在于能够利用多谱勒成像技术，创建出目标清晰的 3D 图像。激光雷达通过发射和接收激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出到目标对象的相对距离，并利用此过程中收集到的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，快速得到出被测目标的三维模型以及线、面、体等各种相关数据，建立三维点云图，绘制出环境地图，以达到环境感知的目的。由于光速非常快，飞行时间可能非常短，因此要求测量设备具备非常高的精度。从效果上来讲，激光雷达维度（线束）越多，测量精度越高，安全性就越高。

激光雷达

激光雷达已成为自动驾驶的关键传感器之一。市场上也有很多产品选择。然而，有一些关于激光雷达的说法，但非人士很难区分这些陈述。关于激光雷达的“谣言”将引起读者的关注。

激光雷达是一种非常高科技的设备：

激光雷达是在20世纪60年代早期发明脉冲激光后不久发明的。原理很简单。就像蝙蝠根据物体反射的声波测量物体的距离一样，激光雷达只是用光波取代声波。

激光雷达的作用是发射脉冲并测量从物体反射回来的时间。由于光速是恒定的，因此通过测量光波的飞行时间很容易计算距离。

激光雷达是通过发射激光束，再接收从远处物体反射回来的光束，通过测量光束的飞行时间而获得远处物体的距离信息。不过，激光束非常窄，并且它们不会发生散射，因此单束激光雷达脉冲只能感知一个非常小的物体。为了实际应用，激光雷达传感器得进行某种形式的“扫描”。大多数激光雷达传感器会连接到一个旋转它们的驱动马达，一旦激光发射与马达的运动同步，我们就可以知道激光指向的位置，并将前方环境的整体成像合成在一起。因此，激光雷达的视场取决于马达转动它的角度。

激光雷达结构

基于二维MEMS扫描振镜的激光雷达系统采用飞行时间法测距，整体光路采用收发并行光路系统，光源为半导体脉冲激光器，探测器为高灵敏度的APD阵列探测器，激光雷达工作时，控制系统使激光器发出高频率脉冲激光，经由准直系统准直为发散角较小的光束，再控制二维MEMS扫描振镜的偏转角，改变出射光束方向，逐点扫描目标；目标反射的回波光束经过接收光学系统会聚到APD阵列探测器表面，APD阵列探测器上对应的单元被选通以接收光信号。控制系统基于时间飞行法（ToF）准确计算激光飞行往返路径的时间来实现距离测量。