什么是激光雷达?它和普通雷达的主要区别在哪?
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。
好的,我们来详细解释一下激光雷达及其与普通雷达的主要区别。
什么是激光雷达?
- 定义: 激光雷达的英文名称是 LiDAR,是 Light Detection And Ranging(光学/激光探测与测距)的缩写。
- 核心原理: 它利用激光作为发射源。通过主动向目标发射高度集中的、特定波长的激光脉冲,然后精确测量激光脉冲从发射到被目标物反射回来的飞行时间或相位变化,计算出目标与激光雷达之间的距离(也称为测距)。结合激光器本身的扫描角度、方向等信息,就能构建出目标物表面的精确三维点云图。
- 功能: 其主要功能是实现高分辨率、高精度的测距、定位、识别以及建立周围环境的三维模型。它对物体的轮廓和细节捕捉能力很强。
- 常见应用:
- 自动驾驶汽车(感知周围环境,创建高精地图)
- 机器人(导航、避障)
- 地形测绘(森林、海洋、城市三维建模)
- 地理信息系统
- 无人机航测
- 考古学
- 气象学(探测气溶胶和云层)
- 智能交通系统
激光雷达与普通雷达的主要区别
以下是在中文语境下比较两者的主要差异点:
| 区别点 | 激光雷达 | 普通雷达 |
|---|---|---|
| 工作原理 | 使用激光(可见光或近红外光)作为探测源。 | 使用无线电波(微波或毫米波)作为探测源。 |
| 测量精度与分辨率 | 激光波长非常短(微米级别),所以测量精度极高(厘米级甚至毫米级),能探测微小细节,空间分辨率非常高。 | 无线电波长较长(毫米到米级),精度相对较低(米级),空间分辨率较低,难以分辨小目标和细节。 |
| 探测目标 | 对物体表面的轮廓、形状、细节非常敏感,擅长进行高精度三维成像。适合感知近距离、需要精细分辨的场景(如行人、小障碍物、道路边缘)。 | 主要感知目标的存在、方位、距离、速度(多普勒效应),在分辨精细形状和轮廓方面能力较弱。 |
| 环境适应性 | 激光易受恶劣天气影响: 雨雪雾霾:激光会被水分子、颗粒物强烈散射和吸收,探测距离急剧缩短甚至失效。 强日光:特定波段(如905nm)可能受背景光干扰。 |
无线电波受恶劣天气影响相对较小,穿透力较强,在雨、雪、雾、烟尘等条件下仍能工作(但大暴雨等也会衰减),具有全天候工作的优势。 |
| 探测距离 | 通常在近至中距离(几十米到几百米)具有优势,高功率和特殊设计可达到公里级,但远距离精度和性价比不如雷达。 | 探测远距离目标优势明显(从几公里到数百甚至上千公里)。 |
| 硬件复杂度与成本 | 包含精密光学元件(透镜、反射镜、旋转机构/MEMS镜等),光学系统复杂且精密度要求高,成本通常更高(尤其是高线束、机械旋转式)。但固态LiDAR在努力降低成本。 | 发展历史悠久,技术更成熟,主要是天线和电子设备,硬件相对简单,成本通常更低(尤其是中低端雷达)。 |
| 典型应用场景 | 需要高精度三维感知的场景: 自动驾驶汽车近距离环境建模 机器人避障与导航 地形测绘 建筑物精细扫描 考古现场数字化 无人机测绘 |
需要中远距离探测及全天候能力的场景: 航空管制 船舶导航 天气监测 军用预警与制导 车辆ACC自适应巡航控制 后方盲点探测 |
总结关键差异
- 光源: 激光 vs 无线电波。
- 精度与分辨率: LiDAR 精度和分辨率远高于普通雷达。
- 成像能力: LiDAR 擅长生成高精度三维点云图,描绘细节;普通雷达主要提供目标的位置和速度信息。
- 天气影响: LiDAR 怕雨雪雾霾;普通雷达 能在恶劣天气下工作(穿透力强)。
- 探测距离: LiDAR 优势在近中距;普通雷达优势在中远距。
- 成本与复杂度: LiDAR 通常更贵更复杂;普通雷达相对成熟便宜。
总而言之,激光雷达和普通雷达(特别是毫米波雷达)在技术上各有优劣,它们更多地是互补的关系,而非替代。现代复杂的系统(如高级别自动驾驶汽车、无人机系统)通常会融合多种传感器,包括激光雷达、毫米波雷达、摄像头、超声波雷达等,以取长补短,实现全天候、全距离、高精度的环境感知。
毫米波雷达和激光雷达到底有什么区别
对于毫米波,想必大家早有所耳闻。此外,对于 5G 毫米波、毫米波雷达等关键词,大家同样耳熟能详。但是,大家能准确区分毫米波雷达、激光雷达二者间的
资料下载
佚名
2020-12-29 05:30:00
由iphone12说说激光雷达 FMCW激光雷达 精选资料分享
。另一个就是比较火的AR(增强现实 ),通过LIDAR能够测出这个现实中物体的大小尺寸,进而能够很好的3D建模,当然待开发的应用还有很多很多,毕竟相当于赋予了手机一双人的眼睛。主要说一下这个激光雷达
激光雷达知多少:从技术上讲讲未来前景
Detection and Ranging,即「激光的探测和测距」。这是在 2004 年提出的定义,更符合激光雷达的概念。 激光雷达实际上是一
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