什么是激光雷达传感器？LiDAR传感器的使用

什么是激光雷达传感器？

激光雷达传感器是通过发射激光并检测反射光和散射光来测量物体距离和形状的设备的总称。

激光雷达传感器的LiDAR以“光检测和测距”的首字母命名，发音为“骑手”。特别是在检测光时常用于测量飞行时间，也称为TOF（Time-of-flight）传感器。

此外，利用多普勒效应的频率连续调制方法也用于高级测量，这种方法被称为FMCW（频率调制连续波）方法。这种从远处测量距离的技术称为遥感技术。

LiDAR传感器的使用

目前，LiDAR传感器通常用于汽车的自动驾驶技术和智能手机的图像检测技术，但它是一项历史技术，最初已在飞机雷达和气象观测中使用多年。

近年来，它与 ADAS 一起成为实现汽车中的障碍物和周围车辆检测等自动驾驶技术的必要要素，并且正在积极推进小型化、低成本化的开发。

此外，在工厂中，它已开始与图像处理设备、智能手机相机等结合使用，以在拍照时有效模糊焦点，并作为VR（虚拟现实）和AR（增强现实）的技术。此外，它在苹果 iPhone 12 Pro 和 iPhone 12 Pro Max 中的采用也大大提高了 LiDAR 传感器的知名度。

激光雷达传感器原理

激光雷达传感器的原理是由激光作为光源和光接收元件组成，通过某种物理方法接收发射的激光来测量到物体的距离。例如，在目前最广泛使用的TOF方法中，将激光束照射到物体上，并测量其通过反射或散射返回所需的时间（飞行时间，TOF） .求距离。

照射激光的方法有两种：照射宽视场的方法和沿特定方向照射并扫描的扫描方法。

1.广域照射法

它也被称为TOF 相机，因为它采用宽视场照射方法，因此可以像普通相机一样使用。TOF相机只需单次光照射即可一次性获取整个视场的信息，而且光学系统极其简单，因此设备成本相对较低。

但由于激光束需要扩散以覆盖整个传感器，因此存在的问题是每个像素的光子密度下降，而且缺点是容易受环境光影响、测量距离短等。

2、扫描方式

另一方面，扫描方法使用镜子来扫描激光束。有扫描每个像素的点扫描方法和扫描每行的线扫描方法。前一种方法精度高，但需要较长的测量时间，因此当不需要高空间分辨率时，采用具有相反特性的线扫描方法。

有关 LiDAR 传感器的其他信息

1. TOF法与FMCW法的区别

LiDAR传感器有两种检测方法：TOF（飞行时间）和FMCW（连续频率调制），但主要区别在于距离检测方法中使用的物理量。TOF 方法通过测量激光以脉冲照射物体并反射回来所需的时间来测量距离，但在 FMCW 方法中，当在改变频率的同时照射连续波时，可以使用以下方法来测量长度：来自目标物体的反射波的多普勒效应。

TOF方法原理上更简单，可以降低激光雷达传感器的成本。然而，由于很难区分照射到物体上的激光束是由你还是其他人发出的，因此不太可能成为当前自动驾驶技术的首选技术，需要更先进的测量。一种可能的 FMCW 方法是表现出承诺。

FMCW方法在实现自动驾驶方面还存在需要克服的问题，例如限制测量距离和降低成本的相干性问题，但为了克服这些问题，主要是世界各地的研究机构正在开展更先进的研究和开发。积极开展。

2. 激光雷达传感器摄像头

LiDAR 传感器和摄像头通常是分开的。然而，如果LIDER传感器和相机是独立的单元，当LiDAR传感器和相机数据结合时会出现轻微的视差，从而无法实现高精度。因此，出现了一种将摄像头和激光雷达传感器合二为一的传感器。

使用这种类型的传感器，可以通过结合相机和 LiDAR 传感器数据来生成高分辨率 3D 图像。此外，由于它能够实现无视差和畸变差异的高精度测量，因此有望用作车载传感器。

3、激光雷达传感器需求预测

近来，以丰田汽车为首的自动驾驶技术研发活跃，激光雷达传感器和激光产业也随之升温。

市场研究公司矢野研究所预测，到2030年，LiDAR传感器和激光器的市场规模将增至4959亿日元。此外，另一家市场研究公司Youghal Development（在2019年的研究中）宣布，到2024年，LiDAR传感器的市场规模将扩大到60亿美元。

预计未来对激光雷达传感器的需求将继续增加，特别是在发达国家。