[激光雷达工作原理]激光雷达的结构和工作原理？

大家好，今天小编关注到一个比较有意思的话题，就是关于激光雷达工作原理的问题，于是小编就整理了6个相关介绍激光雷达工作原理的解答，让我们一起看看吧。

激光雷达的结构和工作原理？

激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。

至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度，这也是直接探测型雷达的基本工作原理。由此可以看出，直接探测型激光雷达的基本结构与激光测距机颇为相近。

什么是激光雷达技术？

激光雷达

工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。　　

激光雷达 LiDAR(Light Detection and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称。用激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统 、接收系统 、信息处理等部分组成。激光雷达是利用激光进行探测和测量，用途较广泛，多应用在地形图绘制，地形测，无人驾驶等。无人驾驶激光雷达这块国内已经能够量产的就是深圳速腾聚创科技有限公司。

三维激光扫描仪

三维扫描仪的一种，目前日益广泛应用的另一种三维扫描仪是拍照式三维扫描。

通过激光测距原理（包括脉冲激光和相位激光），瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器，利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型。

三维激光扫描仪主要应用在文物保护、城市建筑测量、地形测绘、采矿业、变形监测、工厂、大型结构、管道设计、飞机船舶制造等领域，在工业领域里三维激光扫描仪多用于三维建模，逆向工程，三维检测，产品设计。

相对于激光雷达，三维激光扫描仪多在工业领域。

激光雷达是什么？

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测。

普通雷达和激光雷达的区别？

普通雷达与激光雷达的区别在于工作原理和应用场景不同。
明确普通雷达和激光雷达在工作原理和应用场景上存在明显差异。
解释普通雷达是利用电磁波，通过对回波信号进行判断，得到物体的位置、距离、速度等信息。
而激光雷达则是利用激光束，扫描目标物体，通过对激光反射回来的信息进行解算，得到目标物体的位置、距离、速度等信息。
普通雷达主要应用于气象、航空、海洋等领域，广泛用于飞机雷达、船用雷达、地面雷达等。
而激光雷达则主要应用于测绘、自动驾驶等领域，如自动驾驶车辆、工业机器人等。
因为激光雷达精度较高，可以在低光条件下进行测量，更适合于高精度、长距离测量。

二者的主要区别就是载体不一样。普通雷达是采用无线电波作为载体；激光雷达是采用激光的光波作为载体。所以二者的应用市场也不太一样，激光雷达更多是用于探测准确距离；而普通雷达用途比较广一些。

它们的工作原理和应用场景有所不同。

普通雷达是利用电磁波进行探测的，它发射出的电磁波会被目标反射回来，通过接收器接收到反射回来的信号，从而确定目标的位置、速度等信息。普通雷达适用于大范围的目标探测

激光雷达则是利用激光进行探测的，它发射出的激光束会被目标反射回来，通过接收器接收到反射回来的激光信号，从而确定目标的位置、形状等信息。激光雷达适用于高精度的目标探测

是，普通雷达使用的是电磁波进行探测，而激光雷达则是利用激光进行探测。
因为电磁波在大气吸收时会受到较大的阻碍，因此普通雷达的探测范围相对较小，而激光雷达则可以在较远的距离上探测到物体。
此外，激光雷达的精度和分辨率比普通雷达更高，可以在复杂环境中更准确地识别目标物。
总之，激光雷达在自动驾驶和遥感测绘等领域有着广泛的应用价值。

与激光雷达相比，普通雷达存在诸多不足，因雷达是依靠发射和接收无线电波来跟踪的，因此存在一定盲区，发出的信号容易被侦察。且无线电波易受干扰，存在许多无法避免的弱点和不确定性，如将传播的介质转换成其他介质或许可以减少一些不足之处。
而激光雷达凭借更高的分辨率及更远的探测距离，除了在机器人、无人驾驶等热门领域的应用，在军事、海洋探测、气象探测等方面应用也较为广泛，激光雷达通过对发射激光束来探测目标的位置，对飞机、导航等目标进行探测，识别和跟踪。

无人机测距测量原理

1. 是通过使用激光雷达或者其他传感器技术，利用无人机的飞行能力和精准定位系统，实现对目标物体的距离测量。
2. 这种测量原理的实现主要依赖于以下几个方面的技术：首先，无人机需要搭载激光雷达或其他传感器设备，能够发射激光束或接收回波信号；其次，无人机需要具备精准的定位系统，能够确定自身的位置和姿态信息；最后，无人机需要通过数据处理和算法分析，将接收到的激光或回波信号转化为距离测量结果。
3. 的应用非常广泛，可以用于地质勘探、环境监测、建筑测量、农业管理等领域。
通过无人机进行测距测量，可以实现对大范围、复杂地形或无法到达的区域进行高精度的距离测量，提高工作效率和准确性。
此外，随着无人机技术的不断发展，测距测量原理也在不断创新和改进，未来有望实现更多功能和应用。

有人说激光雷达是无人驾驶产业中不可或缺的零部件，你怎么看？为什么？

激光雷达确实相比其他雷达或图像传感器有着很多优势，比如高精度、高分辨率。因此它有着一大批拥簇者，比如谷歌、百度、Uber、丰田、福特、通用等都希望在未来某一时刻采用激光雷达。

不过要说激光雷达是不是不可或缺，现在还有很多争论。

首先还是价格问题，激光雷达价格有多高呢？举例来说吧，Ibeo的LUX 4线激光雷达，售价1.5万美元，2012款Google无人驾驶汽车头顶上的那颗来自美国Velodyne公司的激光雷达，当时造价甚至高达7万美元，要知道这比汽车本体（普锐斯）还要高两倍。

换言之，激光雷达确实可以有助于尽快实现无人驾驶，但对于普通消费者来说，激光雷达还是太贵了。

当然也不是说激光雷达在降本上没有希望，比如Google在年初宣称其自主开发的激光雷达可以降低90%的成本，每台仅要7500美元；美国Quanergy在2016 CES展上发布了一款固态激光雷达S3，售价竟低至250美元。

但问题是，这些产品还只是理论阶段，并未发布实际的量产产品。

当然，以上我们只提到了成本问题，但作为一项新技术激光雷达的可靠性问题也一直很恼人，容易受到大气条件以及工作环境的烟尘的影响，要实现全天候的工作环境是非常困难的事情。

比如以激光脉冲测距技术为例，理论上其测量速度非常快，抗强光的干扰能力非常强，但测距分辨率提升难度高，探测电路难度大。举个例子，如果要做到相位测距 1.5 mm的分辨率，我们就需要把计时时钟分辨率做到 10-12S，相当于100G 带宽，这是一个非常难的技术。

所以说，激光雷达确实是非常有助于无人驾驶落地，但如果想要开枝散叶，至少现阶段的激光雷达是无法提供帮助的。

现在采用的ADAS的感知方案是高清摄像头+毫米波雷达+超声波雷达。

但是毫米波雷达精度低，摄像头无法探知三维图像，超声波雷达测不了远处。

所以，激光雷达上马，是能够给ADAS带来立竿见影的效果的。

这里说一个数据，就知道激光雷达的厉害之处了。

毫米波雷达早期用的24GHZ，探测距离为50米到100米，精度大概是40-70CM的分辨率。而最近两年推出的77GHZ的毫米波雷达探测距离远，能达到200米以上，精度相对较高，大概是10-40CM分辨率。

这是个什么意思，就是施瓦辛格这种大块头走在车前面，正面被精度高的装车（77GHZ）毫米波雷达扫描，得到的数据也就十来个反射点到几十个反射点那么多。

而激光雷达的精度却能达到毫米级别，得到的施瓦辛格的反射点是数万个点甚至更多，可以给出清晰的3D立体图形。且激光雷达探测距离远，角分辨率超过毫米波雷达数个等级，轻松可以达到0.1°，也就是说可以分辨3KM距离上的相距5M的两个小目标。

激光雷达的原理：发射激光束，然后接受到目标回波，与发射信号做出对比后，从而得知物体的相对位置和速度等数据。

激光雷达比起毫米波雷达，能抗电子干扰。因为毫米波雷达发射的是无线电信号，属于常用电磁波段，在我们的周围，存在着大量的类似电磁波，所以会干扰毫米波雷达的判断。而激光雷达发射的是光束，则不会受到这种电磁波干扰。

按传感器类型来分，目前最主要有三种类型的激光雷达。

快闪激光雷达，用单个的大面积激光脉冲来照亮探测的环境，现在最常用的，大家说的基本就是TOF激光雷达。

早期车企做实验时，大部分都顶着一个雷达包，那就是机械激光雷达，使用一个旋转组件，通常装载在车顶，让激光雷达可以360°覆盖周围。机械系统具有良好的信噪比，但体积较大。

另外一种固态激光雷达，就没有移动部件，只有固定的视角，使用多个传感器来覆盖车辆周围，现在上市的车辆配置的激光雷达，基本都是这种。

微机电系统激光雷达（MEMS），通过非常微小的镜面，用电压来改变镜面，来调整发射激光的角度。

光学相控阵雷达（PA），通过光学相控阵（有多个光频移相器组成）发射激光雷达。

激光雷达最开始在市面上出现是在2012年5月，谷歌研发的自动驾驶汽车（改装版丰田普锐斯）获得了美国内华达州车辆管理局办法的执照，当时旋转的Velodyne 64 线 激光雷达，也向世界宣告了车载激光雷达的到来。

激光雷达按线束的数量粉，可以分为单线束激光雷达和多线束激光雷达。

单线束激光雷达在现实中已经被广泛应用在扫地机器人，服务机器人，送餐机器人上面，可以帮助机器人进行规避障碍物，但单线束激光雷达是只能平面式扫描（二维信息），不能测量物体的三维图像的。

目前用在自动驾驶的激光雷达有4线束，16线束、32线束、40线束、64线束、128线束。

一般来说线束越多，垂直角分辨率越高，采集的数据量越大。以Velodyne机械旋转激光雷达的参数为例，HDL-32E的激光雷达，每秒数据量可以达到139万三维数据点；HDL-64E的激光雷达，每秒数据量可以达到220万三维数据点;最新推出的VLS-128激光雷达，每秒数据量可以达到960万三维数据点。

这种机械式旋转激光雷达虽然好，但是售价也十分“感人”，比如HDL-64E在2019年的售价为8万美元，订货周期还长达半年…………

所以，现在车载激光雷达基本都是搭载的固态激光雷达，体积小，容易配置，且价格相对便宜，2022年，搭配的车载激光雷达，单价成本有望降到100美元以下。

现在国内新推出来的车型，我看了下，极狐阿尔法S华为HI，搭载了华为96线激光雷达，一共三颗激光雷达。（车头三个激光雷达）

小鹏P5是小鹏首款搭载激光雷达的车型，搭载了两颗激光雷达,保险杠两侧。

2022年交付的威马M7车型配备了3颗激光雷达。(头顶凸起一个，侧面两个）

长城机甲龙，也是2022年开始交付，搭配了华为的四颗96线的激光雷达。（保险杠下面一个，保险杠两侧各一个，车尾一个）

但固态激光雷达要做到真正的360°全方位覆盖的感知（L3级别自动驾驶的前提），就需要达到激光雷达茧的布置，也就是前后左右，至少八个激光雷达。

但实际上即便用上了8个固态激光雷达，能否达到高级别的自动驾驶呢，还是很难。

因为激光雷达由于是光束，会受到空气中微粒的影响，所以雨雾霾尘里会急速衰减，传播距离大大受限。

而且还是因为是光束，所以也会受到折射面和阳光的影响，比如反光强烈的物体会造成激光雷达的误判，容易在点云中形成和现实物体完全不同的“虚影”、“重影”。

所以，搭配了激光雷达，也只是助力智慧出行，让智能辅助更进一步，还远未达到放开方向盘休息的有限自动驾驶的地步。

个人认为在无人驾驶目前的发展阶段，激光雷达暂时也许不可或缺，因为现阶段无人驾驶几乎要完全依靠车辆自身设备来完成对路况的探测判断和处理，所以对于主要车载探测器的性能要求非常苛刻，因此选择有限。但是可以预见的将来，随着以5G为基础的物联网全面铺开之后，车辆依托 *** 和外部探测器进行数据链组网实时信息分享，这样对车载探测器的性能要求应该会下降，激光雷达也就未必是不二之选了。

到此，以上就是小编对于激光雷达工作原理的问题就介绍到这了，希望介绍关于激光雷达工作原理的6点解答对大家有用。