激光雷達(dá)是20世紀(jì)60年代首次提出的一項(xiàng)技術(shù)，隨著應(yīng)用的廣泛，在過去的幾年里，激光雷達(dá)經(jīng)歷了一輪新的繁榮進(jìn)步和多行業(yè)使用，已迅速成為自動(dòng)駕駛、無人機(jī)巡查、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。

截至目前，明治傳感已推出了好幾款激光雷達(dá)AS系列產(chǎn)品，涵蓋避障型、導(dǎo)航型以及導(dǎo)航避障一體型；具有測量精度高、掃描速度快、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)勢，是工業(yè)AGV、移動(dòng)機(jī)器人、低速機(jī)器人的理想選擇。

每一種傳感器基于各自的性能特點(diǎn)，都有其適合的應(yīng)用場景。在實(shí)際特殊環(huán)境應(yīng)用中，激光雷達(dá)也有著一些使用小技巧。本期小明就來分享一下激光雷達(dá)在實(shí)際應(yīng)用中的那些小細(xì)節(jié)~

工作原理

激光雷達(dá)是基于時(shí)間飛行（TOF）工作原理；激光雷達(dá)發(fā)射激光脈沖，并測量此脈沖經(jīng)被測目標(biāo)表面反射后返回的時(shí)間，然后換算成距離數(shù)據(jù)

發(fā)射光和接受光時(shí)間差為t，

c為光速，則雷達(dá)與目標(biāo)的距離為

雷達(dá)通過一個(gè)反射鏡對(duì)測距激光脈沖進(jìn)行反射。當(dāng)反射鏡被電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，從而形成一個(gè)與旋轉(zhuǎn)軸垂直的掃描平面。雷達(dá)定時(shí)發(fā)出脈沖光，同時(shí)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)射鏡旋轉(zhuǎn)，這樣就可以構(gòu)成二維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

當(dāng)周邊環(huán)境存在透明介質(zhì)時(shí)

難點(diǎn)：當(dāng)周邊環(huán)境中存在透明介質(zhì) (如潔凈水體) 時(shí)，位于透明介質(zhì)內(nèi)部或后方的目標(biāo)能夠被測到。由于光線在透明介質(zhì)中會(huì)發(fā)生折射，被測目標(biāo)實(shí)際上位于折射光路上，而測量結(jié)果則位于直線光路上，測量出的目標(biāo)位置會(huì)發(fā)生偏差，此外，雷達(dá)也可能會(huì)收到兩個(gè)反射回波，一個(gè)來自于透明介質(zhì)內(nèi)部或后方的實(shí)際目標(biāo)表面的反射，另一個(gè)來自于不完全潔凈的透明介質(zhì)表面的漫反射，此時(shí)的測量結(jié)果不確定，有可能是介質(zhì)表面，也可能是實(shí)際目標(biāo)。

對(duì)策：在實(shí)際使用中，對(duì)環(huán)境中的透明介質(zhì)，特別是表面接近鏡面的透明介質(zhì)，需要做特殊處理，避免產(chǎn)生不穩(wěn)定或錯(cuò)誤的測量結(jié)果。具體的處理方式可以是對(duì)介質(zhì)表面做漫反射半透明處理，降低透明度和反射能力，或者在處理測量數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)這些位置做屏蔽。

當(dāng)測量鏡面目標(biāo)時(shí)

當(dāng)雷達(dá)對(duì)鏡面目標(biāo)進(jìn)行測量時(shí)，需要注意??！僅當(dāng)目標(biāo)表面與入射激光垂直時(shí)才能有效測量，如果激光入射角不垂直，其漫反射率很低，導(dǎo)致無法有效測量，實(shí)際測量到的結(jié)果是鏡面反射光路上的鏡像目標(biāo)距離，如圖所示：

雷達(dá)投射在鏡面目標(biāo)產(chǎn)生了全反射，全反射光投射在目標(biāo)，雷達(dá)實(shí)際測試出距離是虛線邊框目標(biāo)距離。

關(guān)于實(shí)際量程

雷達(dá)對(duì)特定目標(biāo)的實(shí)際量程會(huì)受到如下因素的影響：

1、目標(biāo)漫反射率:

目標(biāo)漫反射率不但與材質(zhì)有關(guān)，也與表面朝向有關(guān)。目標(biāo)漫反射率越高，實(shí)際量程就越遠(yuǎn)

2、反射面積:

目標(biāo)表面被激光光斑覆蓋的面積。覆蓋面積越大，實(shí)際測量距離越遠(yuǎn)

3、透光罩臟污程度:

雷達(dá)的透光罩臟污會(huì)造成透光性能下降，透光性能下降得越多，測量能力越差，透光率下降至 60%時(shí)，測量能力可能完全失效

4、大氣條件:

雷達(dá)的實(shí)際測量能力同時(shí)受到大氣條件的影響，特別是在戶外工作時(shí)。大氣的光傳播能力越差，雷達(dá)的實(shí)際測量能力越低。在極端天氣條件 (例如濃霧)下，測量能力會(huì)完全失效