激光雷達(dá)具備獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),如極高的距離分辨率和角分辨率、速度分辨率高、測(cè)速范圍廣、能獲得目標(biāo)的多種圖像、抗干擾能力強(qiáng)、比微波雷達(dá)的體積和重量小等。這使得激光雷達(dá)能精確測(cè)量目標(biāo)位置(距離和角度)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度、振動(dòng)和姿態(tài))和形狀,探測(cè)、識(shí)別、分辨和跟蹤目標(biāo)。
自1961年科學(xué)家提出激光雷達(dá)的設(shè)想,歷經(jīng)40余年的發(fā)展,激光雷達(dá)技術(shù)已從最初的激光測(cè)距技術(shù),逐步發(fā)展了激光跟蹤、激光測(cè)速、激光掃描成像、激光多普勒成像等技術(shù),因此出現(xiàn)了各種不同種類的激光雷達(dá),被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,激光雷達(dá)在很多年前,并未被大眾所熟知,直至近年來機(jī)器人和無人駕駛技術(shù)的興起,激光雷達(dá)才逐漸進(jìn)入人們的視野,在一開始激光雷達(dá)不只為機(jī)器人(包括無人駕駛)而誕生,它還被廣泛應(yīng)用于VR/AR、智慧交通、海洋探索和漁業(yè)資源監(jiān)測(cè)、3D打印等領(lǐng)域。
機(jī)器人領(lǐng)域——幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主定位導(dǎo)航
自主定位導(dǎo)航是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主行走的必備技術(shù),不管什么類型的機(jī)器人,只要涉及到自主移動(dòng),就需要在其行走的環(huán)境中進(jìn)行導(dǎo)航定位,但傳統(tǒng)的定位導(dǎo)航方法由于智能化水平較低,沒有解決定位導(dǎo)航的問題,直至激光雷達(dá)的出現(xiàn),在很大程度上化解了這個(gè)難題,機(jī)器人采用的定位導(dǎo)航技術(shù)是以激光雷達(dá)SLAM為基礎(chǔ),增加視覺和慣性導(dǎo)航等多傳感器融合的方案幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主建圖,路徑規(guī)劃、自主避障等任務(wù),它是目前性能最穩(wěn)定、可靠性最強(qiáng)的定位導(dǎo)航方法,且使用壽命長(zhǎng),后期改造成本低。

掃地機(jī)器人是目前單線激光雷達(dá)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域,激光雷達(dá)配合slam算法,可以讓掃地機(jī)器人在房間里實(shí)現(xiàn)智能清掃,清掃的過程中繪制地圖,實(shí)時(shí)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP,就算用戶不在家,也可以通過手機(jī)APP查看清掃情況,以及安排其他地方清掃。
無人車領(lǐng)域——自主感知道路環(huán)境及規(guī)劃路線
在無人車領(lǐng)域,激光雷達(dá)主要以多線數(shù)為主,作用與機(jī)器人領(lǐng)域相當(dāng),主要是幫助汽車自主感知道路環(huán)境,自動(dòng)規(guī)劃行車路線,并控制車輛到達(dá)預(yù)定的目標(biāo)。激光雷達(dá)是怎么幫汽車識(shí)別路口與方向呢?激光雷達(dá)使用的技術(shù)是飛行時(shí)間,就是根據(jù)激光遇到障礙物后的折返時(shí)間,計(jì)算目標(biāo)與自己的相對(duì)距離。激光光束可以準(zhǔn)確測(cè)量視場(chǎng)中物體輪廓邊沿與設(shè)備間的相對(duì)距離,這些輪廓信息組成所謂的點(diǎn)云并繪制出3D環(huán)境地圖,精度可達(dá)到厘米級(jí)別,從而提高測(cè)量精度。

說到無人車領(lǐng)域,業(yè)內(nèi)人士都知道Velodyne 64線“大花盆”,它是自動(dòng)駕駛的寵兒,HDL-32線、VLP-16線激光雷達(dá)也是原型車上的熱門激光雷達(dá)。
無人機(jī)領(lǐng)域——規(guī)避障礙物
目前,激光雷達(dá)在低空飛行直升機(jī)障礙物規(guī)避方面已進(jìn)入實(shí)用階段,在其他軍事應(yīng)用研究領(lǐng)域也日趨成熟。直升機(jī)在進(jìn)行低空巡邏飛行時(shí),極易與地面小山或建筑物相撞。為此,研制能規(guī)避地面障礙物的直升機(jī)機(jī)載雷達(dá)是人們夢(mèng)寐以求的愿望。目前,這種雷達(dá)已在美國(guó)、德國(guó)和法國(guó)獲得了成功。

美國(guó)研制的直升機(jī)超低空飛行障礙規(guī)避系統(tǒng),使用固體激光二極管發(fā)射機(jī)和旋轉(zhuǎn)全息掃描器可檢測(cè)直升機(jī)前很寬的空域,地面障礙物信息實(shí)時(shí)顯示在機(jī)載平視顯示器或頭盔顯示器上,為安全飛行起了很大的保障作用。