【技术原理】激光雷达基础原理:从入门到初步了解

2025-04-11 16:03:35 manager 210

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什么是激光雷达??

激光雷达(LiDAR,,Light Detection and Ranging)是一种通过发射激光束探测目标位置、、速度等信息的传感器。。。它的原理类似于传统雷达,,,,但采用光学信号代替无线电波。。激光雷达通过多维度数据融合,,,输出精确的三维环境信息,,为自动驾驶和测绘等应用提供支持。。。。

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激光雷达如何工作??

首先,,,我们需要明确,,激光雷达并不是独立运作的,,,一般是由激光发射器、、、接收器和惯性定位导航三个主要模块组成。。其简要工作流程如下:

发射与接收激光:




激光雷达向周围环境发射短脉冲激光(通常为红外光)。。。激光遇到物体后反射,,,被接收器捕捉。。

距离计算(两种主流测距技术):




 - ToF(飞行时间法):直接测量激光发射与返回的时间差,,,结合光速计算距离(公式:距离 = 光速 × 时间差 / 2),,,,技术成熟、、、、成本低,,广泛应用于车载雷达。。。。  

- FMCW(调频连续波):通过频率变化间接测距,,能直接获取目标速度,,,,抗干扰强,,但技术难度较高。。

构建三维点云地图:




结合激光扫描角度、、、、时间戳、、GPS位置和INS姿态数据,,将局部坐标系下的点云转换到全局坐标系中。。。。将处理后的点云数据叠加,,生成包含距离、、、反射强度、、、、空间坐标的三维地图,,,,为自动驾驶路径规划或测绘提供基础。。

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实时GPS与惯性导航有什么作用??

实时GPS:提供全局绝对位置信息(如经纬度、、海拔)。。。

惯性导航系统(INS):载体运动过程中,,,,激光雷达自身会随之振动或转向。。。INS通过加速度计和陀螺仪,,高频(可达1000Hz)测量载体的实时姿态(航向角、、俯仰角、、、、横滚角)和运动状态(加速度、、、角速度),,,实时提供姿态变化数据,,用于校正点云的倾斜、、、、旋转,,,,避免“拖影”现象。。。

将GPS的绝对定位与INS的高频姿态数据融合,,,,既能提供长期稳定的全局坐标,,,,又能实现短时高精度的运动追踪,,,确保动态场景下的定位连续性。。。

实时GPS与惯性导航是激光雷达系统的“时空标尺”,,确保动态场景下的点云数据既准(位置精确)又稳(连续可靠)。。。

下期我们将深入解析激光发射器与接收器的核心作用——如何用一束光“看清”世界!!!!


本文内容基于现阶段技术整理,,如有不足或更新之处,,欢迎指正!!!!感谢您的阅读与关注!!


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