智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)傳感器技術(shù) 課件 5.1.2激光雷達(dá)的分類(lèi)

2023激光雷達(dá)的分類(lèi)煙臺(tái)汽車(chē)工程職業(yè)學(xué)院李曉艷1.按工作介質(zhì)分類(lèi)目錄CONTENTS2.按功能分類(lèi)3.按有無(wú)旋轉(zhuǎn)部件分類(lèi)4.按線束分類(lèi)5.按激光波段分類(lèi)6.按激光發(fā)射波分類(lèi)按工作介質(zhì)分類(lèi)全固態(tài)激光雷達(dá)傳感器氣體激光雷達(dá)半導(dǎo)體激光雷達(dá)二極管激光泵浦固體激光雷達(dá)按工作介質(zhì)分類(lèi)（1）固體激光雷達(dá)。固體激光雷達(dá)就是指沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件的激光雷達(dá)，也叫做固態(tài)激光雷達(dá)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、壽命高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。按工作介質(zhì)分類(lèi)（2）氣體激光雷達(dá)。氣體激光雷達(dá)以CO2激光雷達(dá)為代表。激光脈沖在大氣層中行進(jìn)，一方面被氣溶膠散熱，另一方面被大氣物質(zhì)吸收，氣體激光雷達(dá)所提取的信息正是表現(xiàn)為CO2氣體對(duì)激光脈沖能量的吸收。在激光雷達(dá)吸收探測(cè)系統(tǒng)中，既利用了氣溶膠散熱形式的回波，又利用了氣體吸收而獲得CO2的信息，其吸收信號(hào)的強(qiáng)弱反映了CO2濃度的大小。氣體激光雷達(dá)工作在紅外波段，大氣傳輸衰減小，探測(cè)距離遠(yuǎn)，已經(jīng)在大氣風(fēng)場(chǎng)和環(huán)境檢測(cè)方面發(fā)揮了很大作用。按工作介質(zhì)分類(lèi)（3）半導(dǎo)體激光雷達(dá)。半導(dǎo)體激光器又稱(chēng)激光二極管，是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器。常用工作物質(zhì)有砷化鎵、硫化鎘、磷化銦等。半導(dǎo)體激光雷達(dá)能以高重復(fù)頻率方式連續(xù)工作，具有壽命長(zhǎng)、體積小、成本低和對(duì)人眼傷害小的優(yōu)點(diǎn)。按工作介質(zhì)分類(lèi)（4）二極管激光泵浦固體激光雷達(dá)。二極管泵浦固體激光雷達(dá)是最近幾年成像激光雷達(dá)發(fā)展的重點(diǎn),它采用高重復(fù)頻率、高峰值功率的二極管泵浦固體激光器、高靈敏度的雪崩二極管探測(cè)器,其主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、價(jià)格低,可用掃描成像或非掃描成像,探測(cè)大多采用直接探測(cè)體制,在軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中都有著廣闊應(yīng)用前景。按功能分類(lèi)(1)激光測(cè)距雷達(dá)：激光測(cè)距雷達(dá)是對(duì)被測(cè)物體發(fā)射激光光束并接收反射波，通過(guò)記錄該時(shí)間差來(lái)確定被測(cè)物體與測(cè)試點(diǎn)的距離。(2)激光測(cè)速雷達(dá)：激光測(cè)速雷達(dá)是對(duì)運(yùn)動(dòng)物體速度的測(cè)量，通過(guò)對(duì)被測(cè)物體發(fā)射兩次激光脈沖信號(hào)進(jìn)行測(cè)距，從而得到該被測(cè)物體的移動(dòng)速度。按功能分類(lèi)建筑物照片（距離2km）實(shí)時(shí)建筑物強(qiáng)度像建筑物距離圖像距離31米水下目標(biāo)水下目標(biāo)強(qiáng)度像水下目標(biāo)距離圖像（3）激光成像雷達(dá)：激光成效雷達(dá)是激光技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、光學(xué)掃描與控制技術(shù)、高靈敏度探測(cè)技術(shù)以及高速計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的綜合產(chǎn)物，具有較高的角度分辨率和距離分辨率，可以形成高分辨率的三維圖像。按功能分類(lèi)中國(guó)在南極中山站完成激光雷達(dá)安裝,填補(bǔ)大氣探測(cè)空白。（4）大氣探測(cè)激光雷達(dá):大氣探測(cè)激光雷達(dá)：大氣探測(cè)激光雷達(dá)用于探測(cè)大氣中分子與煙霧的濃度、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向及水蒸氣濃度，對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)暴風(fēng)雨、沙塵暴等災(zāi)害性天氣進(jìn)行預(yù)報(bào)。按功能分類(lèi)(5)跟蹤雷達(dá)：跟蹤雷達(dá)可以連續(xù)跟蹤一個(gè)目標(biāo)，并測(cè)量出該目標(biāo)的坐標(biāo)，提供目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。按有無(wú)旋轉(zhuǎn)部件分類(lèi)機(jī)械激光雷達(dá)固態(tài)激光雷達(dá)混合固態(tài)激光雷達(dá)按有無(wú)旋轉(zhuǎn)部件分類(lèi)(1）機(jī)械式激光雷達(dá)。機(jī)械式激光雷達(dá)指發(fā)射和接收系統(tǒng)通過(guò)不斷旋轉(zhuǎn)發(fā)射頭，將發(fā)出的激光從線變成面，并在豎直方向上排布多束激光，形成多個(gè)面，進(jìn)而達(dá)到動(dòng)態(tài)3D掃描并連續(xù)接受信息的目的。機(jī)械式激光雷達(dá)作為在自動(dòng)駕駛車(chē)輛上最先應(yīng)用的激光雷達(dá)產(chǎn)品，具有掃描速度快，接受視場(chǎng)大、可承受較高的激光功率等優(yōu)點(diǎn)；但也具有結(jié)構(gòu)笨重、重量和體積較大、裝調(diào)工作復(fù)雜、價(jià)格高等缺點(diǎn)。機(jī)械激光雷達(dá)帶有控制激光發(fā)射角度的旋轉(zhuǎn)部件，體積較大，價(jià)格昂貴，測(cè)量精度相對(duì)較高，一般置于汽車(chē)頂部。機(jī)械激光雷達(dá)按有無(wú)旋轉(zhuǎn)部件分類(lèi)（2）全固態(tài)激光雷達(dá)。全固態(tài)激光雷達(dá)內(nèi)部沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，通過(guò)調(diào)節(jié)法陣陣列中每個(gè)發(fā)射單元的相位差來(lái)改變激光的出射角度。發(fā)射面陣光以二維或三維圖像為重點(diǎn)輸出。通過(guò)微振鏡的方式改變單個(gè)發(fā)射器的發(fā)射角度進(jìn)行掃描，由此形成一種面陣的掃描視野。固態(tài)激光雷達(dá)不能進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，只能探測(cè)前方，因此要實(shí)現(xiàn)全方位掃描需在不同方向布置多個(gè)固態(tài)激光雷達(dá)，例如前向激光雷達(dá)和角激光雷達(dá)。目前市場(chǎng)上主要的全固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品有光學(xué)相控陣激光雷達(dá)、調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)、納米天線陣列激光雷達(dá)和泛光面陣式激光雷達(dá)。固態(tài)激光雷達(dá)全固態(tài)激光雷達(dá)耐久性、可靠性最佳，符合自動(dòng)駕駛對(duì)雷達(dá)固態(tài)化、小型化和低成本化的需求。固態(tài)激光雷達(dá)則依靠電子部件來(lái)控制激光發(fā)射角度，不需要機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，故尺寸較小，可安裝于車(chē)體內(nèi)。按有無(wú)旋轉(zhuǎn)部件分類(lèi)（3）混合固態(tài)激光雷達(dá)?；旌瞎虘B(tài)激光雷達(dá)沒(méi)有大體積旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，采用固定激光光源，通過(guò)內(nèi)部玻璃片旋轉(zhuǎn)的方式改變激光光束方向，能實(shí)現(xiàn)多角度檢測(cè)的需要，采用嵌入式安裝?；旌瞎虘B(tài)激光雷達(dá)按線束分類(lèi)按線束分類(lèi)，分為單線束激光雷達(dá)和多線束激光雷達(dá)。單線束激光雷達(dá)掃描一次只產(chǎn)生一條掃描線，其所獲得的數(shù)據(jù)為2D數(shù)據(jù)，因此無(wú)法區(qū)別有關(guān)目標(biāo)物體的3D信息。多線束激光雷達(dá)掃描一次可產(chǎn)生多條掃描線，目前市場(chǎng)上多線束產(chǎn)品包括4線束、8線束、16線束、32線束、64線束等。2.5D激光雷達(dá)與3D激光雷達(dá)最大的區(qū)別在于激光雷達(dá)垂直視野的范圍，前者垂直視野范圍一般不超過(guò)10°，而后者可達(dá)到30°甚至40°以上，這導(dǎo)致兩者對(duì)于激光雷達(dá)在汽車(chē)上