如今,激光雷達已被廣泛應用于機器人、無人駕駛、AR/VR、3D打印等多個領域,根據應用領域的不同,激光雷達的類型也存在一定差異,機器人是目前激光雷達應用最為火熱的領域之一,按照不同的技術路線,可將機器人激光雷達分為TOF激光雷達及三角測距激光雷達兩大類型。
TOF激光雷達
TOF激光雷達是一種進行光飛行的時間的測量方法,顧名思義就是發射出一道激光,然后會有一種二極管來進行激光的回波檢測,再使用一個很高精度的計時器去測量光波發射到目標物引起反饋再回來的時間差,而光速具有不變性,再將時間差乘以光速便可得到目標物體的距離。
對于TOF的測距原理,如果再加以細分,還可再分為脈沖式及相位式兩種。
脈沖式比較簡單直接,就是發出一道激光的脈沖,然后再檢測激光的相關信息。這個是目前TOF激光雷達采用的主流方式。
相位式則是連續的發射激光。但是接收到的回波信號會由于光速傳播的特性,相位上會有差距。當檢查相位時就可以轉過來處理這個距離。這種方式的優勢在于成本相對更低,但其主要問題是測量的速度沒法提高。
現下較熱的RPLIDAR S1激光雷達便采用了脈沖式TOF測距原理,其配合思嵐科技研發的高速激光采集處理機構,能進行每秒9200次的測距動作,在測距過程中,RPLIDAR S1將發射經過調制的紅外激光信號,該激光信號在照射到目標物體后產生的反光將被 RPLIDAR S1 的激光采集系統接收,然后經過嵌入在 RPLIDAR S1 內部的DSP處理器實時解算,被照射到的目標物體與 RPLIDAR S1 的距離值以及當前的角度信息將從通訊接口中輸出。
基于TOF原理的RPLIDAR S1激光雷達,目前可實現40米的測距距離,同時也是業內體積最小的激光雷達之一,即使在遠距離物體條件下,這款TOF激光雷達也能保證測量的精度不發生改變,同時在室外及更大場景中,其性能依舊穩定。
三角測距激光雷達
三角測距激光雷達是一種基于圖像處理的方法,就像我們給人拍照,人距離相機的遠近會決定TA在成像里的大小,這就是三角測距的一種原理應用。像connect體感攝像頭,Intel研發的RealSense都會使用到三角測距法,三角測距法采用了一種特制的攝像頭,能拍攝出激光的光斑的特性,從而能反推出距離。
相比TOF激光雷達,三角測距激光雷達的成本會有很大降低,本質上來說就是一個攝像頭加一個處理芯片。當然三角測距激光雷達也有一些缺點,它會有分辨率的限制,如分辨率不高,物體又較遠,可能會出現看不清的情況,同理,三角測距法對于遠距離的物體來說,便會看的不是很清楚,所以對算法具有很高挑戰。如果算法不夠優秀,即使測量四五米開外的物體就會出現問題。
審核編輯 黃昊宇
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