激光雷达的工作原理是什么？

激光雷达的工作原理主要包括以下核心步骤：

发射激光脉冲：

激光雷达通过激光发射器向目标区域发射一系列激光脉冲。

这些激光脉冲在空气中传播，作为探测环境的基础。

脉冲传播与反射：

当激光脉冲遇到物体后，会发生反射。

反射回来的激光脉冲携带了目标物体的信息。

接收反射脉冲：

激光雷达的接收器负责接收这些反射回来的激光脉冲。

这一过程收集了关于目标物体的位置、形状等信息。

计算距离与角度：

利用激光脉冲的飞行时间以及发射器与接收器的相对位置，可以计算出目标与激光雷达之间的距离。

同时，通过处理反射脉冲的方向信息，可以确定目标与激光雷达之间的角度关系。

构建环境图像：

通过对多个激光脉冲的测量和数据处理，激光雷达能够积累大量关于周围环境的信息。

这些信息被用来构建周围环境的三维点云图或其他形式的信息表示，从而实现对环境的感知与分析。

常见激光雷达分类

常见激光雷达分类

激光雷达的分类主要基于其线数和扫描方式。以下是详细的分类及各自特点：

按线数划分

单线激光雷达

特点：只能完成平面扫描，扫描速度快、分辨率和可靠性高。

应用：主要应用于服务机器人等对高度信息要求不高，但需要规避障碍物的场景。

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多线激光雷达

特点：可识别物体的高度信息，造价昂贵。

应用：主要用于无人车自动驾驶等领域。

线数范围：业界以4~128线为主。

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按扫描方式划分

机械旋转式激光雷达

特点：发射系统和接收系统存在物理意义上的转动，通过旋转发射器实现3D扫描。

内部结构：复杂，包括激光器、扫描器、光电探测器以及位置和导航器件。

缺点：硬件成本高，难以长时间稳定运行，业界寿命多为2~3万小时（正常使用约2~3年）。

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微转镜激光雷达（混合固态）

特点：保持收发模块不动，通过电机带动转镜运动实现激光扫描。

优势：机械结构简单，体积相对较小，易于量产。

应用：自动驾驶上应用较多。

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MEMS激光雷达（混合固态）

特点：采用微振镜扫描，在微观上实现激光雷达发射端的光束操纵。

优势：技术成熟，集成度高，可减小尺寸空间和成本。

缺点：扫描范围和视场角受限，稳定性较低，过车规难度较大，量产一致性较低。

图片展示：无（但可通过文字描述理解其工作原理）

泛光面阵式激光雷达（Flash，固态）

特点：短时间直接发出一大片覆盖探测区域的激光，以高灵敏度的接收器完成环境绘制。

优势：能快速记录整个场景，避免扫描过程中雷达或目标的移动影响。

缺点：难以进行远距离探测。

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光学相控式激光雷达（OPA，固态）

特点：采用多个光源组成阵列，通过控制各光源发光时间差合成具有特定方向的主光束，实现不同方向的扫描。

难点：加工难度较大，要求单元尺寸不大于半个波长。

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综上所述，激光雷达的分类主要基于其线数和扫描方式。不同类型的激光雷达在特点、应用及优缺点上均有所不同，用户可根据具体需求选择合适的激光雷达类型。