8.6.1 传感器_激光雷达简介

激光雷达是现今机器人尤其是无人车领域及最重要、最关键也是最常见的传感器之一，是机器人感知外界的一种重要手段。

概念

激光雷达(LiDAR)，英文全称为:Light Detection And Ranging，即光探测与测量。

原理

激光雷达可以发射激光束，光束照射到物体上，再反射回激光雷达，可以通过三角法测距或TOF测距计算出激光雷达与物体的距离。甚至也可以通过测量反射回来的信号中的某些特性而确定物体特征，比如:物体的材质。

注意:如果物体表面光滑(比如镜子)，光束照射后产生镜面反射，可能无法捕获返回的激光而出现识别失误的情况。

优点

激光雷达在测距方面精准(激光雷达的测量精度可达厘米级)、高效，是机器人测距的不二之选。

• 具有极高的分辨率:激光雷达工作于光学波段，频率比微波高2～3个数量级以上，因此，与微波雷达相比，激光雷达具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率；

• 抗干扰能力强:激光波长短，可发射发散角非常小（μrad量级）的激光束，多路径效应小（不会形成定向发射与微波或者毫米波产生多路径效应），可探测低空/超低空目标；

• 获取的信息量丰富:可直接获取目标的距离、角度、反射强度、速度等信息，生成目标多维度图像；

• 可全天时工作:激光主动探测，不依赖于外界光照条件或目标本身的辐射特性。它只需发射自己的激光束，通过探测发射激光束的回波信号来获取目标信息。

缺点

激光雷达虽然优点多多，但也存在一些局限性:

• 成本:居高不下
• 环境:易受天气影响(大雾、雨天、烟尘)
• 属性识别能力弱:激光雷达的点云数据是物体的几何外形呈现，无法如同人类视觉一样，分辨物体的物理特征，比如:颜色、纹理...

分类

根据线束数量的多少，激光雷达可分为单线束激光雷达与多线束(4线、8线、16线、32线、64线)激光雷达。单线激光雷达扫描一次只产生一条扫描线， 其所获得的数据为2D数据，因此无法区别有关目标物体的3D信息。多线束激光雷达就是将多个横向扫描结果纵向叠加，从而获得3D数据，当然，线束越多，纵向的垂直视野角度越大。