激光雷达点云无人机应用 可不仅仅是激光雷达市场
一、大疆想要搅动的***可不仅仅是激光雷达市场
大疆车载
大疆车载是大疆旗下专门提供智能驾驶整体解决方案的品牌,专注于智能驾驶系统及其核心零部件的研发、生产、销售等服务。凭借多年积累的感知、机器学习、定位、决策、规划、控制技术与智能硬件的量产经验,大疆车载将拓宽技术的应用维度,在汽车智能驾驶领域推出具有自主知识产权的解决方案。
大疆智能驾驶 D80/D80+
系统介绍
覆盖 0至 80 km/h速度区间,适用于城市快速路等场景。该系统不仅支持地理围栏、驾驶员监控系统、传感器自标定与 OTA升级等基础功能,还支持高级车道保持、高级自适应巡航、近距离加塞应对、拥堵路段跟车起停、拨杆变道、高级超车辅助、智能避障、导航驾驶(含自主进出匝道)与人机共驾等智能驾驶功能。对于城区等非结构化场景,大疆车载还为客户提供了城区辅助驾驶功能。该功能除涵盖自适应巡航、车道保持辅助、自动紧急制动、盲区监测提醒与前向碰撞预警等高级辅助驾驶功能外,同时支持十字路口驾驶辅助功能。D80+系统则在 D80系统实现驾驶员脱手的基础上,进一步提高了智能驾驶的安全性。
大疆智能驾驶 D130/D130+
系统介绍
覆盖 0至 130 km/h速度区间,适用于高速路与城市快速路等场景。该系统不仅支持地理围栏、驾驶员监控系统、传感器自标定与 OTA升级等基础功能,还支持高级车道保持、高级自适应巡航、近距离加塞应对、拥堵路段跟车起停、拨杆变道、高级超车辅助、智能避障、导航驾驶(含自主进出匝道)与人机共驾等智能驾驶功能。对于城区等非结构化场景,大疆车载还为客户提供了城区辅助驾驶功能,该功能除涵盖自适应巡航、车道保持辅助、自动紧急制动、盲区监测提醒,与前向碰撞预警等高级辅助驾驶功能外,同时支持十字路口驾驶辅助功能。 D130+系统则在 D130系统实现驾驶员脱手的基础上,进一步提高了智能驾驶的安全性。
大疆智能泊车系统
系统介绍
包含辅助泊车、记忆泊车、自主泊车及智能召唤四类应用场景,可在室内/室外/露天/封闭停车场实现泊车辅助、出库辅助、室外召唤辅助、360全景影像等基础功能,以及中/远距离全自主泊车、中/远距离全自主召唤、后向碰撞预警与后向紧急刹车等高级功能。该系统与智能驾驶系统共用智能驾驶域控制器,并复用大部分传感器,有效降低硬件成本。
二、简述激光雷达的结构原理分类及特点
激光雷达发射器先发射激光,经过物体( O b j e c t ObjectObject)反射后被 C M O S CMOSCMOS(一种图像传感器,即图中 I m a g e r ImagerImager)捕捉,设捕捉点为 x 2 x_2x
2
。现过焦点 O OO作一条虚线平行于入射光线,交 I m a g e r ImagerImager于 x 1 x_1x
1
,由于β\betaβ已知,所以可得到 x 1 x_1x
1
的位置。记 x 1, x 2 x_1,x_2x
1
,x
2
之间距离为 x xx,易得左右两个三角形相似,所以有:q f= s x\frac{q}{f}=\frac{s}{x}
f
q
=
x
s
,又有 s i nβ= q d sin\beta=\frac{q}{d}sinβ=
d
q
,二者联立可得 d= s f x s i nβ d=\frac{sf}{xsin\beta}d=
xsinβ
sf
.
这样就可得到物体到激光发射器的距离 d dd了,激光雷达将这样的发射器和接收器组装在一起,经过机械旋转360°即可得到一周障碍物的距离。

TOF测距原理
由三角测距的计算公式不难发现,当距离 d dd很大时,每变化δ d\delta dδd引起的 x xx变化很小,导致精度下降,这就限制了测量范围。
而TOF(Time of flight)原理克服了测量距离这一难点,并且提高了精度:

TOF原理十分简单,就是利用光速测距。首先激光发射器发射激光脉冲,计时器记录发射时间;脉冲经物体反射后由接收器接受,计时器记录接受时间;时间差乘上光速即得到距离的两倍。
TOF原理看似简单,但是实现起来确有很多难点:
计时问题:由于光速过快,测量时间会变得很短。据网上数据得:1cm的测量距离对应65ps的时间跨度。这需要计时器的精确度很高。
脉冲问题:发射器需要发射高质量的脉冲光,接收器接受脉冲光的时候需要尽量保持信号不失真。
对于同一距离的物体测距时,得到的回波信号可能不一样,如下图的黑白纸,这就需要特殊的处理方式来处理。

但总的来说TOF原理的精度远远超过三角测距,只是由于诸多难点导致成本略高。像大一立项时因为没钱,所以用的三角测距的思岚A1,精度不是很高。而ROBOCON战队里的sick激光雷达就是TOF原理,精度非常高,贵是有道理的~
雷达分类
机械激光雷达
机械激光雷达使用机械部件旋转来改变发射角度,这样导致体积过大,加工困难,且长时间使用电机损耗较大。但由于机械激光雷达是早开始研发的,所以现在成本较低,大多数无人驾驶公司使用的都是机械激光雷达。
MEMS激光雷达
MEMS全称Micro-Electro-Mechanical System,是将原本激光雷达的机械结构通过微电子技术集成到硅基芯片上。本质上而言MEMS激光雷达是一种混合固态激光雷达,并没有做到完全取消机械结构。
主要原理为:通过MEMS把机械结构集成到体积较小的硅基芯片上,并且内部有可旋转的MEMS微振镜,通过微振镜改变单个发射器的发射角度,从而达到不用旋转外部结构就能扫描的效果。
大致原理如下图:

相控阵激光雷达
两列水波干涉时会出现某处高某处低的情形:

光学相控阵原理类似干涉,通过改变发射阵列中每个单元的相位差,合成特定方向的光束。经过这样的控制,光束便可对不同方向进行扫描。雷达精度可以做到毫米级,且顺应了未来激光雷达固态化、小型化以及低成本化的趋势,但难点在于如何把单位时间内测量的点云数据提高以及投入成本巨大等问题。
动态原理图如下:


FLASH激光雷达
FLASH激光雷达原理非常简单:在短时间内发射出一大片覆盖探测区域的激光,再以高度灵敏的接收器,来完成对环境周围图像的绘制。
激光雷达的数据
分成N份
分成M份
N线点云数据
1线点云数据
时间戳
1个点云数据
点云数量M
X方向偏移量
Y方向偏移量
Z方向偏移量
反射强度
激光雷达数据的处理顺序一般为:
数据预处理(坐标转换,去噪声)
聚类(根据点云距离或反射强度)
提取聚类后的特征,根据特征进行分类等后处理工作。
激光雷达数据的处理顺序一般为:
数据预处理(坐标转换,去噪声)
聚类(根据点云距离或反射强度)
提取聚类后的特征,根据特征进行分类等后处理工作。
三、激光雷达和三维激光扫描仪是同一个东西么
不是同一个东西。
激光雷达
工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成,激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去,光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲,送到显示器。
激光雷达 LiDAR(Light Detection and Ranging),是激光探测及测距系统的简称。用激光器作为发射光源,采用光电探测技术手段的主动遥感设备。激光雷达是激光技术与现代光电探测技术结合的先进探测方式。由发射系统、接收系统、信息处理等部分组成。激光雷达是利用激光进行探测和测量,用途较广泛,多应用在地形图绘制,地形测,无人驾驶等。无人驾驶激光雷达这块国内已经能够量产的就是深圳速腾聚创科技有限公司。
三维激光扫描仪
三维扫描仪的一种,目前日益广泛应用的另一种三维扫描仪是拍照式三维扫描。
通过激光测距原理(包括脉冲激光和相位激光),瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器,利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型。
三维激光扫描仪主要应用在文物保护、城市建筑测量、地形测绘、采矿业、变形监测、工厂、大型结构、管道设计、飞机船舶制造等领域,在工业领域里三维激光扫描仪多用于三维建模,逆向工程,三维检测,产品设计。
相对于激光雷达,三维激光扫描仪多在工业领域。
四、国内电力巡检无人机选什么品牌
欢迎选择大疆无人机
大疆无人机技术与电力应用紧密结合,针对危险、紧急、重复性任务设计一系列解决方案,为电力系统建设、运维等工作提供高效保障。
效率提升
让工作人员告别繁琐、重复性的低价值劳动,提升工作效率。
降低成本
借助无人机技术实现电力工作自动化流程,有效降低运维成本。
安全可靠
使用无人机代替人员进行高空、高危环境作业,执行任务更安全。
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