科普:激光雷达的种类你知道吗?

激光雷达

激光雷达(LiDAR,Laser Detecting and Ranging),作为一种先进的主动遥感技术,通过发射和接收激光束来实现对目标物体的精确测量和感知。随着科技的不断发展,激光雷达的种类也日益丰富,各自具有独特的优势和适用场景。小编将带你了解激光雷达的主要种类及其特点。

一、机械式激光雷达

机械式激光雷达是最早发展且技术较为成熟的一种类型。它通过旋转或摆动的镜子或棱镜来改变激光束的方向,从而实现不同角度的扫描。这种激光雷达通常具有较长的测量距离和较高的精度,但速度相对较慢且体积较大。因此,它主要应用于无人车、干线物流、矿山等需要高精度和长距离测量的领域。

二、半固态激光雷达

半固态激光雷达是介于机械式和全固态之间的一种过渡类型。它使用多束激光发射器和一个接收器,通过MEMS(微机电系统)反射镜或棱镜阵列来改变激光束的方向。与机械式激光雷达相比,半固态激光雷达的扫描速度更快,但距离和精度通常较低。根据运动部件的不同,半固态激光雷达又可分为转镜类、MEMS类和棱镜类。其中,MEMS类激光雷达通过微机电系统实现快速振动,而棱镜类激光雷达则利用旋转的棱镜进行扫描。

三、全固态激光雷达

全固态激光雷达是激光雷达技术发展的一个重要方向。它内部完全没有运动部件,使用半导体技术实现光束的发射、扫描和接收。全固态激光雷达具有小型、轻便和高速扫描的优点,是未来自动驾驶和机器人等领域的重要传感器。根据扫描方式的不同,全固态激光雷达又可分为Flash固态激光雷达和OPA(光学相控阵列)固态激光雷达。Flash激光雷达类似于摄像头,通过发射大面积激光并接收反射光来形成深度图像;而OPA固态激光雷达则通过控制光波的相位和振幅来实现光束的扫描。

四、闪光激光雷达

闪光激光雷达利用大功率激光阵列,瞬间发射大量激光脉冲,形成一张二维的深度图像。这种激光雷达具有很高的速度和范围,但通常精度较低。闪光激光雷达适用于需要快速捕捉整个场景的应用场景,如无人机航拍、地形测绘等。

五、FMCW激光雷达

FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave,调频连续波)激光雷达通过测量发射波和反射波之间的频率差来获得目标距离。这种激光雷达具有高精度,但测量范围通常较小。FMCW激光雷达还具有可直接测量速度信息和抗干扰强的优势,虽然目前技术成熟度较低,但未来有望在自动驾驶等领域发挥重要作用。

六、其他分类方式

除了按扫描方式和原理进行分类外,激光雷达还可以根据测量方式、波长等进行分类。例如,按测量方式可分为ToF(Time of Flight,飞行时间)雷达和FMCW雷达;按波长可分为905nm、1550nm等不同波长的激光雷达。

激光雷达作为一种先进的感知技术,在自动驾驶、机器人、工业检测等领域发挥着越来越重要的作用。不同类型的激光雷达各有优缺点,适用于不同的应用场景。随着技术的不断进步和创新,激光雷达的性能和应用范围将会得到进一步提升和拓展。通过本文的介绍,希望大家能对激光雷达的种类和特点有一个更加全面的了解。