激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達係統。從工作原理上講，與微波雷達沒有根本的區別：向目標發射探測信號（激光束），然後將接收到的從目標反射回來的信號（目標回波）與發射信號進行比較，作適當處理後

，就可獲得目標的有關信息，如目標距離、方位、高度

、速度、姿態、甚至形狀等參數
，從而對飛機、導彈等目標進行探測
、跟蹤和識別。

 

但本文並不講什麼飛機導彈，本(ben)文(wen)主(zhu)要(yao)介(jie)紹(shao)的(de)是(shi)在(zai)汽(qi)車(che)上(shang)的(de)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)
，俗(su)稱(cheng)車(che)載(zai)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)，而(er)車(che)載(zai)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)又(you)稱(cheng)車(che)載(zai)三(san)維(wei)激(ji)光(guang)掃(sao)描(miao)儀(yi)，是(shi)一(yi)種(zhong)移(yi)動(dong)型(xing)三(san)維(wei)激(ji)光(guang)掃(sao)描(miao)係(xi)統(tong)，是(shi)目(mu)前(qian)城(cheng)市(shi)建(jian)模(mo)的(de)最(zui)有(you)效(xiao)的(de)工(gong)具(ju)之(zhi)一(yi)。

 

三san維wei激ji光guang掃sao描miao儀yi是shi利li用yong激ji光guang的de傳chuan播bo速su度du快kuai
，直zhi線xian型xing好hao的de特te點dian將jiang激ji光guang發fa射she出chu去qu，並bing接jie收shou返fan回hui的de信xin息xi來lai描miao述shu被bei測ce量liang物wu理li的de表biao麵mian形xing態tai的de。由you於yu被bei測ce物wu體ti的de反fan射she率lv不bu同tong接jie收shou到dao的de返fan回hui信xin息xi也ye有you強qiang弱ruo之zhi分fen。所suo謂wei的de三san維wei既ji是shi利li用yong掃sao描miao儀yi的de水shui平ping轉zhuan動dong來lai覆fu蓋gai一yi整zheng片pian區qu域yu。這zhe個ge過guo程cheng很hen類lei似si民min間jian的de360度全景攝影。區別就是我們得到的“底片”不(bu)是(shi)圖(tu)像(xiang)而(er)是(shi)成(cheng)千(qian)上(shang)萬(wan)個(ge)點(dian)組(zu)成(cheng)的(de)表(biao)麵(mian)形(xing)態(tai)
，在(zai)測(ce)量(liang)術(shu)語(yu)中(zhong)叫(jiao)做(zuo)點(dian)雲(yun)。請(qing)見(jian)右(you)圖(tu)的(de)船(chuan)體(ti)，看(kan)似(si)是(shi)一(yi)副(fu)圖(tu)片(pian)，其(qi)實(shi)是(shi)由(you)無(wu)數(shu)個(ge)激(ji)光(guang)點(dian)組(zu)成(cheng)的(de)。不(bu)同(tong)的(de)顏(yan)色(se)就(jiu)是(shi)激(ji)光(guang)返(fan)回(hui)不(bu)同(tong)的(de)反(fan)射(she)率(lv)的(de)表(biao)現(xian)。

 

車載/船載激光雷達

 

不論是車載還是船載甚至是機載的激光雷達，其原理都是將三維激光掃描儀加上POS係統裝載車上。目的就是為了能在更長，更遠的範圍內建立DTM模型。GPS的的應用目的就是為了讓車子“知道”自己在任何時刻的位置，以方便擬合。。

 

在任何移動測量的係統中，做為賦予點雲和影像的地理坐標的來源——導航係統
，都是其關鍵的部件。導航係統一般都會使用GPS和慣導單元。但是，地麵上複雜的狀況，例如：樹木。建築物和立交橋等往往會阻斷GPS信號。因此
，一套先進的導航係統必須包括其他輔助的傳感器和完善的數據處理方法，以使得在GPS丟失信號的同時其航線的精度也能夠得到保障。

 

 

道路和高速公路方麵的應用

 

1.公路測量，維護和勘察

 

2.公路資產清查（交通標誌
，隔音障，護欄，下水道口
，排水溝等）

 

3.公路檢測（車轍，道路表麵，道路變形）

 

4.公路幾何模型（橫向和縱向的剖麵分析）

 

5.結構分析（立交橋）

 

6.淹水評估分析

 

7.在 GIS係統中的疊加分析

 

8.滑坡分析
，危害評估（滑坡變形測量與危害分析，滑石和流水分析）

 

9.交通流量分析，安全評估和環境汙染評估

 

10. 土石方量分析

 

11. 駕駛視野和安全分析

 

 

激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)在(zai)大(da)雨(yu)大(da)雪(xue)等(deng)惡(e)劣(lie)天(tian)氣(qi)中(zhong)使(shi)用(yong)效(xiao)果(guo)會(hui)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)
，比(bi)如(ru)穀(gu)歌(ge)無(wu)人(ren)駕(jia)駛(shi)汽(qi)車(che)從(cong)未(wei)在(zai)大(da)雨(yu)大(da)雪(xue)等(deng)惡(e)劣(lie)條(tiao)件(jian)下(xia)測(ce)試(shi)。激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)能(neng)夠(gou)獲(huo)得(de)周(zhou)邊(bian)環(huan)境(jing)的(de)點(dian)雲(yun)數(shu)據(ju)模(mo)型(xing)，現(xian)在(zai)多(duo)用(yong)於(yu)在(zai)測(ce)量(liang)中(zhong)有(you)一(yi)定(ding)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)的(de)領(ling)域(yu)，或(huo)需(xu)要(yao)測(ce)量(liang)自(zi)身(shen)與(yu)人(ren)體(ti)距(ju)離(li)的(de)智(zhi)能(neng)裝(zhuang)備(bei)
，在(zai)測(ce)量(liang)與(yu)人(ren)的(de)距(ju)離(li)方(fang)麵(mian)這(zhe)一(yi)功(gong)能(neng)上(shang)尚(shang)無(wu)完(wan)美(mei)替(ti)代(dai)方(fang)案(an)。

 

另外，激光雷達也存在著價格昂貴等劣勢。在車載激光雷達設備中，其主要成本是花在 GPS/IMU 和 2D 激光掃描儀，約占總成本的 80%。

 

1）車載激光雷達係統的優劣主要取決於 2D 激光掃描儀的性能。激光發射器線束的越多，每秒采集的雲點就越多。然而線束越多也就代表著激光雷達的造價就更加昂貴，以Velodyne 的產品為例，64 線束的激光雷達價格是16 線束的10 倍。

 

2）對於較高要求標準的 IMU
，是基於光纖陀螺的技術製造的。其價格昂貴

，大約在 150 萬元左右。對於較低要求的 IMU，有許多廠家的設備可以選擇
，價格根據型號變化，在 10 萬元到 50 萬元之間。

 

3）Velodyne 的車載激光雷達目前看來並沒有加入IMU 部件。

 

目前行業對是否使用激光雷達仍然抱有爭議
，特斯拉的總裁Elon Musk 就公開表示無人駕駛並不需要激光雷達，將現有的傳感器發揮的極致也能實現無人駕駛，而德爾福、豐feng田tian均jun已yi開kai始shi和he激ji光guang雷lei達da企qi業ye合he作zuo。激ji光guang雷lei達da是shi否fou運yun用yong極ji大da程cheng度du上shang取qu決jue於yu成cheng本ben和he效xiao果guo，目mu前qian尚shang難nan以yi判pan斷duan激ji光guang雷lei達da未wei來lai的de市shi場chang滲shen透tou率lv。如ru果guo低di成cheng本ben的de激ji光guang雷lei達da方fang案an如ru能neng達da到dao同tong樣yang效xiao果guo，將jiang極ji大da的de推tui動dong無wu人ren駕jia駛shi進jin度du
，滲shen透tou率lv也ye會hui直zhi線xian上shang升sheng。麥mai肯ken錫xi認ren為wei無wu人ren駕jia駛shi解jie決jue方fang案an成cheng本ben達da到dao2 萬美金時，無人駕駛汽車將具備極大的商業價值。我們做一個大膽的假設： 2025 年
，2000 美金的激光雷達被普遍認可
，全球有5%左右的汽車成為無人駕駛或高度自動駕駛汽車，那麼激光雷達的市場需求將達到110 億美金。

 

 

目前
，車載激光雷達的產品及生產廠商主要集中於國外，包括美國Velodyne公司
、美國Quanegy公司以及德國IBEO公司等。國內的激光雷達產品主要以2D激光雷達為主，多用於地形測繪、建築測量、家用服務機器人等領域。不過
，國內以鐳神智能、思嵐科技等創業公司以及巨星科技、大(da)族(zu)激(ji)光(guang)等(deng)上(shang)市(shi)公(gong)司(si)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)企(qi)業(ye)也(ye)開(kai)始(shi)嚐(chang)試(shi)逐(zhu)步(bu)進(jin)入(ru)車(che)用(yong)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)行(xing)業(ye)。同(tong)時(shi)，由(you)於(yu)目(mu)前(qian)昂(ang)貴(gui)的(de)價(jia)格(ge)成(cheng)為(wei)車(che)用(yong)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)市(shi)場(chang)推(tui)廣(guang)的(de)最(zui)大(da)障(zhang)礙(ai)，因(yin)此(ci)低(di)成(cheng)本(ben)化(hua)是(shi)其(qi)未(wei)來(lai)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)。

 

國內與國外比起來
，在多線激光雷達上有較大差距
，但是應用於服務機器人、掃地機器人的激光雷達並沒有太大差別。國內的激光雷達產品多用於服務機器人、地形測繪、建築測量等領域

，尚未研製出可用於ADAS及無人駕駛係統的3D激光雷達產品。不過

，隨著智能汽車的浪潮從國外湧向國內，以鐳神智能、思嵐、巨星等為代表的多家國內企業也開始嚐試進入車用激光雷達這個新興行業。