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近年來,隨著更好的制造技術和大規模生產降低了這項技術的價格,激光雷達越來越受歡迎。
但是由于沒有一種激光雷達解決方案是最適合所有應用的,所以選擇合適的LDAR是很棘手的,一個>5萬美元的激光雷達對于自主車輛來說是很好的,但它可能無法正確地檢測不到一米以外的障礙物,一個<1萬美元的激光雷達可以有效地完成這項工作,但可能無法看得很遠。
如果你正在考慮在你的任何項目中使用激光雷達,請繼續閱讀,了解如何為你的應用選擇合適的激光雷達。
激光雷達的用途是什么?
多年來,激光雷達一直被用于測量、林業、地質、采礦、建筑和測繪,但現在它們正成為自主車輛和機器人應用的熱門組件。
例如,在建筑領域,你可以得到一個手持式激光雷達設備,在建筑物周圍行走時攜帶。該設備可以創建一個3D點云,因此你可以將建筑物的掃描與建筑設計的CAD文件進行匹配,以查看真實的建筑物是否符合測量要求,也可以協助進行竣工過程和測量。
在采礦業中,你可以使用激光雷達進行安全和監控。與其將人類置于危險之中,你可以將裝備激光雷達的機器人送入礦井,以檢測異常情況,如墻壁上的裂縫或其他可能存在危險的物理物體。雖然你也可以用攝像頭來做這件事,但攝像頭并不擅長拾取深度,即使你能看到墻上的裂縫,攝像頭也無法告訴你它有多深。攝像機還受光線條件的影響很大,在某些環境下可能不是很理想。
長距離與短距離和近距離
首先,你要看激光雷達的射程。根據經驗,射程在100米以上的長距離激光雷達價格較高。
例如,長距離激光雷達可以很好地用于導航快速移動的車輛.,但它們通常只能探測中遠距離的物體,它們不能在近距離上工作,例如用于探測1米以內的物體。
如果你的應用涉及到快速移動的車輛,長距離激光雷達可以提供幫助,因為你必須檢測遠處的物體,并在物體靠近之前采取必要的行動。
在室內或移動速度較慢的車輛,你通常不需要長距離。 如果你正在操作一個緩慢移動的機器人,你通常需要看到25米以內,你可以用短程激光雷達工作。
近距離激光雷達用于探測附近的物體。例如,您可能需要在車輛上使用近距離激光雷達來檢測障礙物,同時打開車門。通常情況下,您會將長距離或短距離激光雷達與近距離激光雷達結合起來。
二維與三維
二維激光雷達將探測一個物體。3D激光雷達會產生一個更詳細的點云,可以用來確定物體的形狀和深度,并確定它是什么,而不僅僅是告訴機器人或車輛 "那里有東西"。3D可以讓你更好地理解周圍的環境,所以你的機器人或車輛可以區分一棵樹、高速公路上的標志或迎面而來的卡車。
區別其實在于可以從它們身上提取的信息。例如,在建筑物中使用它們,2D激光雷達只能給你一個平面圖,而使用3D激光雷達,你可以得到3D地圖和建筑物中每個物體的位置和高度。所以,使用哪一種取決于應用。
如果你是在平面環境中導航,而且你的機器人不高,也許2D激光雷達就足夠了。然而,對于3D戶外環境,其中有障礙物,如懸掛的樹枝或管道,你需要3D感知。3D激光雷達在其他應用中也很有用,比如地形分類和分割。
對不同應用的更多考慮
視場(FoV)。視場是任何激光雷達的一個關鍵特征。它沿水平和垂直軸分別測量。自主車輛通常配備一個或多個具有360°水平視場角的激光雷達,或更多數量的定向激光雷達,以確保360°度的視野。然而,它可能不需要一個larege垂直FoV,因為它可能只需要看道路,可能需要看離路面30到40度。
如果您的應用是在有限的空間內避開障礙物,您可能不需要360度激光雷達。360度環繞功能并不是所有情況下的資產。如果您只需要直視前方,360度激光雷達會給您提供額外的非必要數據,從而給系統處理帶來不必要的負荷。
通道數量。擁有更多通道的激光雷達會產生更密集、更詳細的點云。你選擇得到的數量可能會歸結為你的預算、處理能力、物體的大小、與物體的距離。
相鄰通道之間的垂直距離。如果你想檢測小物體,你需要確保分離度盡可能小,否則物體有可能落在相鄰的兩個通道中而不被檢測到。
不過,可以通過移動激光雷達,使相鄰的激光器落在不同的點上,從而能夠探測到物體,來緩解這一問題。有些激光雷達在垂直FOV中心附近的分離度較小,而遠離中心的分離度較大。這有助于探測激光雷達焦點附近的物體。
探測低反射率物體。激光雷達的探測范圍和精度有很大的不同,這取決于物體的反射率或從物體反射回來的光的多少。被稱為 "反射率"(Remission),用百分比表示。一面白色的干墻會有接近90%的反射率,而像煤炭這樣的東西會有5%左右的反射率。
一臺激光雷達的探測范圍通常以80%的回波表示,它可以下降到1/4甚至更少的10%的回波。如果你的項目涉及到觀察或探測較暗的物體或不反射大量光線的物體,你可能會想要求激光雷達制造商提供不同的衰減范圍和精度......當然,除非你一直在看白色的干墻。
點/秒:PPS或點/秒是另一個很好的規格。它顯示了每秒要進行多少次激光測量。更多的點將導致更詳細、更密集和更精確的點云。
PPS主要是激光雷達的頻率(Hz)、通道數和回波數的函數。在雙回波模式下工作的激光雷達,每秒提供的點數會增加一倍。同樣,激光雷達以較高的頻率工作,也會產生較高的PPS。
安全認證的激光雷達:如果你的機器人或自主導引車需要在人類中運行,你可能需要一些安全等級的東西。有一些公司提供安全等級的二維激光雷達,但這個選項在這個時間點上是非常有限的。安全等級的激光雷達只是整個系統的一個組成部分,還需要考慮其他因素,使整個系統獲得安全認證。
激光雷達還是完整的解決方案?你可能需要一個完整的測繪解決方案,而不僅僅是激光雷達。你的技術資源將決定如何輕松地將一個廣泛的生態系統落實到位。LiDAR可以為您提供一個點云,但為了使其更有意義,您可能需要本地化、時間標記和其他有價值的數據。您可能需要考慮由LiDAR、IMU、GPS、相機和軟件組成的完整解決方案。你可能還需要做一些后處理,以有意義的方式使用數據。
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