激光雷达传感器

记录几种常见的激光雷达类型

单线激光雷达、机械式、固态式、半固态

机械式激光雷达的原理

下图显示了2D(单线)激光雷达通过绕着Z轴旋转,从而生成三维激光点云的基本原理。

单线激光雷达

下图源于Riegl公司的两款单线激光雷达,固定不动的话,在一个平行于设备纵轴的方向扫描,TLS通过水平旋转之后得到360°的三维点云,MLS则通过水平运动采集三维点云。

MLS TLS

禾赛Pandar40

从下图可以看出它的线束在纵向方向是不均匀分布的。

其基本参数如下所示:

Livox

MID360

Mid-360 采用巧妙而可靠的光学和结构设计实现了非重复扫描,能探测更丰富的细节,可适应不同的应用场景。Mid-360 采用 Livox 自研混合固态技术,首次将水平视场角提升至 360° 的同时,垂直视场角也高达 59°。

非重复扫描模式下,Mid-360 具有较高的视场覆盖率。随着积分时间的增大,视场覆盖率也会显著增大,探测到视场中的更多细节。下图所示为非重复扫描模式下不同积分时间内(分别为 0.1s,0.2s,0.5s 和 1s)的点云图。

请注意,Mid-360 的有效量程在不同的 FOV 区域内有所区别。在竖直方向的 FOV 范围内,越靠近上方有效量程越短,越靠近下方有效量程越长,可参考下图。使用时请格外注意有效量程的范围。如上图所示,当目标物体的反射率为 10% 时,竖直方向的 FOV 范围内,最下方的最远探测距离为 40 m 左右;越靠近上方,最远探测距离将会相应缩短,在使用时请注意。

坐标系定义

  • 应避免跟其他激光雷达 FOV 重叠,激光对射可能会造成 Mid-360 产生不可逆损坏。
  • 激光探测测距仪内部集成了 IMU芯片(3轴加速度计和3轴陀螺仪),内置IMU 型号:ICM40609,默认情况下,上电后即开始以 200 Hz 频率推送 IMU 数据(可通过上位机开启或关闭)。数据内容包括3轴加速度以及3轴角速度,方向与点云坐标系相同,在点云坐标系下IMU 芯片的位置为(x=11.0 mm,y=23.29 mm, z=-44.12 mm)。

HAP

Livox HAP 是 Livox 首款面向智能辅助驾驶市场研发的车规级激光雷达。HAP 于 2021 年在全新自建的车规级智能制造中心进行批量生产,可满足 74 项严苛的车规可靠性要求。HAP 已成功为小鹏汽车、一汽解放等商乘用车项目批量供货。HAP 角分辨率高达 0.18°*0.23°, 其中感兴趣区域(ROI, Region of Interest) 的点云密度可等效 144 线激光雷达。更密的点云输出带来更丰富的环境感知,让算法可以更精准地检测到远处行人、自行车、雪糕桶等细小目标物体。

Mid-70

Mid-70 延续 Livox 高性价比的优势,更针对低速自动驾驶、移动机器人等应用领域进行优化设计,大幅提升垂直与水平方向视场角、减小盲区、提高近处精度,为机器人带来更全面的视野。Mid-70 的圆形视场角在水平和垂直方向上均可达 70.4 度,近处盲区大幅度降至 5 厘米。更大视场角和更小盲区帮助机器人更全面探测周遭环境,及时避开细小障碍物,让机器人在机场、商超、医院等拥挤复杂环境下安全运行。为普及激光雷达技术在移动式机器人、低速物流无人配送车等行业中的应用,Livox Mid 系列避开价格高昂的激光发射器及尚不成熟的 MEMS 扫描仪,用成本较低的半导体元件实现激光生成和探测。包括扫描单元在内的整个光学系统,都采用经过验证、易于获得且在光学透镜行业中广泛应用的光学元件。

  • 可用于补盲。

TELE-15

泰览 Tele-15 激光雷达专为远距离、高精度探测打造,可感知 500 米外的障碍物,且体积小巧、可靠性强。可在高速行驶中为车辆带来更充裕的响应时间,保障安全。泰览-15 的角度精度达 0.03°,光束发散角低至 0.12°(垂直)x 0.02°(水平),如此高的点云精度将帮助泰览-15精确探测远处视场中的物体位置,轻松分辨远处物体轮廓。 泰览可感知距离远至 500 米@ 50% 反射率;而面对反射率较低的黑色轿车,即使位于 500 米开外,仍可在 100 ms 内探测到14个点,满足一般算法对点云数量的要求。Livox 泰览-15 采用独特的光电系统设计方案,本身无任何旋转、运动的电子器件,使用过程中故障率低,稳定可靠。其光学结构有很强的抗热变形能力,能够通过车规级(VW 80000 / ISO 16750等)温度耐久可靠性测试,满足10年车规寿命要求,MTTF达40000小时。点云性能和可靠性等级等综合指标满足 L3/L4 自动驾驶车辆需求。

Tele-15 内置型号为 BMI088 的惯性测量单元并以 200 Hz 的频率推送 IMU 数据,包括时间戳信息以及状态指示码信息。用户在构建运动补偿、SLAM 等算法时将更加得心应手。

Mid-40

觅道 Mid-40 是 Livox 研发的高性价比激光雷达,可探测远至 260 米的物体。独特的非重复采样策略,助其精确探测视场中每个细节。而这一切都蕴含于小巧的机身中,可轻松嵌入各种平台。觅道-40 现已实现大规模量产,可立即供货,助力移动机器人、园区物流、车路协同、测绘、安防等领域从小批量测试走向大规模应用。Livox 激光雷达采用独特的非重复扫描方式,视场覆盖率将随时间推移而显著提高,可减小视场内物体被漏检的概率。 当积分时间为 0.1 s 秒时,觅道-40 的视场覆盖率与 32 线产品相近;当积分时间为 0.5 s 秒时,觅道-40 的视场覆盖率与 64 线产品相当。而随着积分时间增加,且覆盖率随积分时间增加而接近 100%。

Avia

傲览 Avia 激光雷达轻巧紧凑的外形下探测距离及效率全面提升,FOV超过70°,支持三回波与双扫描模式,可广泛适用于电力、林业、泛测绘、智慧城市等等应用场合。傲览Avia根据环境光强弱,在保证极低噪点率的同时调节探测距离。低照度环境(如阴天、室内、夜晚等)的量程表现提升到450m,可让测绘设备在更高的航行高度进行作业,提升效率的同时不遗漏远距离物体细节。Avia在工作时可射出多路激光同时进行高速扫描,点云数据率达240,000点/秒,可配置三回波获得更深层的点云信息。为适配不同作业场景,Avia提供非重复扫描及重复扫描两种扫描模式。Avia 有着不足500g的轻巧身板,还提供板端连接器方案,方便集成到空间需求苛刻的应用场景。产品内置imu可持续输出空间位姿与加速度,提供必要的冗余数据。

不同类型传感器获取的数据对比

Livox国内产品对比

单激光雷达的价格分别是:

3999-7999-5999-8999-9999-3999元

近处盲区分别是0.1m、?、0.02m、?

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