LiDAR可通過(guò)三種不同的方式確定距離

　　LiDAR傳感器基于使用一個(gè)或多個(gè)激光束來(lái)進(jìn)行距離測(cè)量。它們是有源傳感器，以設(shè)定波長(zhǎng)發(fā)射脈沖并接收返回信號(hào)。從激光脈沖的發(fā)射和接收確定距離測(cè)量的主要技術(shù)有以下三種：三角測(cè)量、飛行時(shí)間和相位。

　　三角測(cè)量系統(tǒng)

　　它們由激光發(fā)射器和以恒定角度固定在它們之間的相機(jī)組成（圖1）。相機(jī)和激光發(fā)射器之間的距離和方向是已知的。激光在目標(biāo)物體上發(fā)射一個(gè)圖案，該圖案在相機(jī)圖像上可視化。根據(jù)到表面的距離，該點(diǎn)出現(xiàn)在相機(jī)視野中的不同位置。通過(guò)三角學(xué)，然后可以確定激光源和目標(biāo)物體之間的距離。該技術(shù)主要用于短距離運(yùn)行的便攜式（手持）LiDAR系統(tǒng)。

　　對(duì)于此類(lèi)系統(tǒng)，測(cè)量誤差與到被測(cè)物體的距離直接相關(guān)。因此，它主要用于有限的應(yīng)用范圍，通常小于10 m。需要注意的是，這種技術(shù)可以達(dá)到十微米范圍內(nèi)的精度。

　　圖1–激光三角測(cè)量設(shè)置使用相機(jī)和激光位置的固定角度偏移，可以推導(dǎo)出檢測(cè)表面和相機(jī)傳感器之間的線性距離。

　　飛行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)

　　飛行時(shí)間(ToF)測(cè)量對(duì)應(yīng)于激光脈沖從發(fā)射到檢測(cè)到目標(biāo)反射部分的傳播時(shí)間。知道介質(zhì)的折射率并使用光速，就可以推導(dǎo)出光的傳播距離（圖2）。

　　限制ToF激光系統(tǒng)性能的是采集速度。這些系統(tǒng)需要先接收返回信號(hào)，然后再發(fā)射另一個(gè)激光脈沖。但是根據(jù)需要，可以增加激光發(fā)射的速度（點(diǎn)數(shù)），但要以距離為代價(jià)。它們用于遠(yuǎn)距離計(jì)算，例如太空、空中或汽車(chē)LiDAR。

　　圖2–飛行時(shí)間激光測(cè)量原理

　　相移測(cè)量系統(tǒng)

　　與ToF系統(tǒng)相比，相移測(cè)量系統(tǒng)又稱(chēng)相位式測(cè)量系統(tǒng)，需要使用連續(xù)激光器。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行調(diào)制（以頻率幅度），就可以測(cè)量2個(gè)光束之間的相位差。光束在LiDAR系統(tǒng)的出口處分開(kāi)。一個(gè)直接前往探測(cè)器，第二個(gè)前往目標(biāo)并返回。

　　這些測(cè)量系統(tǒng)通常比飛行時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)具有更高的數(shù)據(jù)采集速度、更好的分辨率、更低的噪聲和更高的精度。這些系統(tǒng)的限制取決于所使用的調(diào)制類(lèi)型（非周期性或周期性）。該技術(shù)可用于中距離系統(tǒng)，例如地面和室內(nèi)LiDAR掃描儀。

版權(quán)聲明

原文來(lái)自YellowScan官方網(wǎng)站，版權(quán)歸原作者所有，本平臺(tái)轉(zhuǎn)載旨在分享交流，并不代表贊同文中觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。僅供讀者參考，不用作商業(yè)用途。如涉版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)盡快聯(lián)系我們，我們將在第一時(shí)間刪除。