10000Hz！超高频激光雷达助力无人机避障

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）激光雷达在无人机领域已经有广泛应用，尤其是地形测绘和三维建模方面。无人机通过高分辨率激光雷达对地形进行扫描，比如大疆推出的禅思L2中集成的框幅式激光雷达，测距能力达到250米（反射率10%，100 klx）、450米（反射率50%，0 klx），典型作业航高可达150，在单回波和多回波模式下，L2 的最大点云发射率均可达240,000点/秒，单位时间内可获取更多点云数据。
 
除了测绘之外，激光雷达在无人机上还能被用于避障、测距。几年前大疆推出的Air 3S是首款配备激光雷达避障的消费级无人机，采用激光雷达避障相比传统的视觉避障，在弱光和复杂环境中表现更好。
 
最近激光雷达厂商北醒也推出了一款高频激光雷达，可用于无人机避障。这次北醒推出的TFA300系列激光雷达，响应频率达到10000Hz，高采样频率意味着在无人机高速运动下，依然能够保证精准的测距数据更新。按照官方说法，即使在1马赫速度下飞行，也能保证目标以每帧3.4cm的颗粒度进行距离更新。
 
另外一个特点是轻量化。无人机对重量非常敏感，重量对无人机的续航和可控性有很大影响。北醒TFA300有两款产品，一是无外壳版本，能够在无人机设计阶段嵌入到无人机机身内，重量只有10.5g；另一个是带有IP67防护性能的带外壳版本，重量为34.5g。
 
在性能方面，无外壳版本的TFA300量程在90%反射率下可以支持0.1m到290m，准确度±10cm（小于10m时）、大于10m时准确度为1%，尺寸仅为32mm×30.2mm×20.2mm。TFA300在激光雷达的极端工况，比如高低温、室外100KLux强光环境、雨雾沙尘等复杂场景下都进行了充分优化。
 
同时为了方便接入无人机生态，TFA300采用行业标准JST GH端子，能直接连接飞控主板无需转接，集成UART和CAN双接口适配新一代飞控架构；采用DroneCAN协议，Pixhauwk、ArduPilot等主流飞控即插即用。
 
另外，在无人机避障的传感器上，也有使用360°激光雷达的。比如 此前香港大学研究团队开发的一款可实现自主空中避障的四轴飞行器，其避障系统的核心就是来自Livox的MID360激光雷达。MID 360也被用在大疆T100农业无人机上。
 
MID 360是2023年发布的一款激光雷达，也是市面上第一款采用混合固态结构的360°激光雷达，在机器人、割草机等产品中已经被广泛使用。
 
MID360在100Klx照度下量程为40m%@10%反射率、70m@80%反射率；FOV为水平360°，垂直-7°至52°；角度随机误差小于等于0.15°，点云输出每秒200000点，帧率为10Hz；体积也比较小，为65mm×65mm×60mm，重量为256g。
 
但对于消费级无人机而言，MID360的重量显然不合适。未来随着无人机使用门槛越来越低
，市场对于无人机避障能力的需求持续提高，将会加速更多的避障系统采用激光雷达。而更小、更轻的激光雷达，将会有更大的市场需求。