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相關縮寫：dToF：direct Time-of-Flight直接測量光的飛行時間；iToF：indirect Time-of-Flight通過測量相位偏移來間接測量光的飛行時間；PLD：脈沖激光二極管，一種激光雷達發光元件；APD：雪崩光二極管，一種激光雷達感光元件；SPAD：Single Photon Avalanche Diode單光子雪崩二極管，一種激光雷達感光元件；SiPM：Silicon photomultiplier硅光電倍增管，一種激光雷達感光元件；CMOS：Compound metal Oxided Semiconductor 復合金屬氧化物半導體，一種攝像頭感光元件；CCD...

反射強度，LiDAR 返回的每個數據中，除了根據速度和時間計算出的反射強度其實是指激光點回波功率和發射功率的比值。而激光的反射強度根據現有的光學模型，可以較好的刻畫為以下模型。我們可以看到，激光點的反射率和距離的平方成反比，和物體的入射角成反比。入射角是入射光線與物體表面法線的夾角。時間戳和編碼信息，LiDAR 通常從硬件層面支持授時，即有硬件 trigger 觸發 LiDAR 數據，并支持給這一幀數據打上時間戳。通常會提供支持三種時間同步接口，IEEE 15882008同步，遵循精確時間協議，通過以太網對測量以及系統控制實現精確的時鐘同步。激光雷達在建筑施工中用于精確測量和定位。海南livo...

脈沖同步（PPS），脈沖同步通過同步信號線實現數據同步。GPS同步（PPS+UTC），通過同步信號線和 UTC 時間（GPS 時間）實現數據同步。然后我們從 LiDAR 硬件得到一串數據包，需要過一次驅動才能將其解析成點云通用的格式，如 ROSMSG 或者 pcl 點云格式，以目前較普遍的旋轉式激光雷達的數據為例，其數據為 10hz，即 LiDAR 在 0.1s 時間內轉一圈，并將硬件得到的數據按照不同角度切成不同的 packet，以下便是一個 packet 數據包定義示意圖。每一個 packet 包含了當前扇區所有點的數據，包含每個點的時間戳，每個點的 xyz 數據，每個點的發射強度，每個點...

應用層面，目前暫無車規級量產案例，OPA方案的表示企業為Quanergy。2021年8月，Quanergy對其OPA固達態激光雷達S3系列完成駕駛實測演示。測試結果顯示，S3系列固態激光雷達可以提供超過10萬小時的平均無故障時間（MTBF），在全光照下實現100米的探測性能，大規模量產后的目標價格為500美元。由于結構簡單，Flash閃光激光雷達是目前純固態激光雷達較主流的技術方案。但是由于短時間內發射大面積的激光，因此在探測精度和探測距離上會受到較大的影響，主要用于較低速的無人駕駛車輛，例如無人外賣車、無人物流車等，對探測距離要求較低的自動駕駛解決方案中。園區巡邏借助激光雷達協助車輛，自主巡...

新思科技提供的多個光學和光子學工具，可用于支持LiDAR的系統級和元件級設計：CODE V 光學設計軟件，用于在LiDAR系統中設計光學接收系統。光學設計應用：在 LiDAR系統中優化接收器上的圈入能量。使用CODE V優化LiDAR中的接收光學系統，LightTools 照明設計軟件能模擬雨滴、霧霾等大氣環境對光信號探測造成的影響，并能獲取返回光程數據以解決飛行時間計算問題。用于 LiDAR 和激光光源的功能。使用LightTools模擬LiDAR光學系統，Photonic Solutions光子方案模擬工具，能夠對LiDAR系統中的多個組件進行優化設計。激光雷達在航空測量中提供了高精度的地...

目前，LiDAR已普遍應用于各個領域。在大氣科學中，LiDAR被用于空氣質量監測和污染物檢測；在天文學領域，LiDAR技術可用于觀察行星表面地貌特征以及太陽系內其他天體的形態結構；在工程建設方面，利用LiDAR技術可以快速獲取地形數據、制作數字高程模型（DEM）以及生成精確的三維地圖；而在汽車領域中，人們普遍認為LiDAR是一項關鍵的光學距離感知技術，在自動駕駛領域得到了普遍應用。幾乎所有投入自動駕駛研發的廠商都將LiDAR視為一項關鍵技術，并且已經有一些低成本、小體積的LiDAR系統被應用于高級駕駛輔助系統（Advanced Driver Assistance Systems, ADAS）。...

MEMS陣鏡激光雷達優點：MEMS微振鏡擺脫了笨重的馬達、多發射/接收模組等機械運動裝置，毫米級尺寸的微振鏡較大程度上減少了激光雷達的尺寸，提高了穩定性；MEMS微振鏡可減少激光發射器和探測器數量，極大地降低成本。缺點：有限的光學口徑和掃描角度限制了Lidar的測距能力和FOV，大視場角需要多子視場拼接，這對點云拼接算法和點云穩定度要求都較高；抗沖擊可靠性存疑；振鏡尺寸問題：遠距離探測需要較大的振鏡，不但價格貴，對快軸/慢軸負擔大，材質的耐久疲勞度存在風險，難以滿足車規的DV、PV的可靠性、穩定性、沖擊、跌落測試要求；懸臂梁：硅基MEMS的懸臂梁結構實際非常脆弱，快慢軸同時對微振鏡進行反向扭動...

市場競爭格局及同行業公司，國外企業發展較早，國內廠商加碼布局崛起可期。外國廠商如法雷奧、Velodyne、Luminar、Innoviz 起步較早，在技術和產品具備一定的先發優勢。過去兩年通過特殊目的并購公司（Special Purpose Acquisition Compony，SPAC）完成了上市，有望借助資本力量加速業務發展。國內廠商在近幾年投入了大量研發后，逐步完成了技術的追趕甚至在一定范圍內實現超越。禾賽科技、速騰聚創、圖達通等企業的產品在行業內具備較強的競爭力，各方勢力百花齊放，共同推動我國激光雷達產業持續繁榮，縮小與國外差距。激光雷達在無人倉儲系統中實現貨物的精確定位。浙江工業激...

MEMS：MEMS激光雷達通過“振動”調整激光反射角度，實現掃描，激光發射器固定不動，但很考驗接收器的能力，而且壽命同樣是行業內的重大挑戰。支撐振鏡的懸臂梁角度有限，覆蓋面很小，所以需要多個雷達進行共同拼接才能實現大視角覆蓋，這就會在每個激光雷達掃描的邊緣出現不均勻的畸變與重疊，不利于算法處理。另外，懸臂梁很細，機械壽命也有待進一步提升。振鏡+轉鏡：在轉鏡的基礎上加入振鏡，轉鏡負責橫向，振鏡負責縱向，滿足更寬泛的掃射角度，頻率更高價格相比前兩者更貴，但同樣面臨壽命問題。激光雷達在建筑施工中用于精確測量和定位。雷達點云激光雷達參考價國外廠商在激光器和探測器行業耕耘較久，產品的成熟度和可靠性上有更...

RSoft 工具，能夠支持對片上LiDAR器件進行復雜的布局設計。任何單一仿真工具都無法勝任如此復雜性質的設計問題。組合使用RSoft工具，如FullWAVE FDTD用于發射器，Multiphysics Utility用于T-O Phaser，BeamPROP BPM用于分束器，將會達成較佳布局設計。OptSim，用于設計和模擬光通信系統。光學相干斷層掃描（OCT）和光探測和測距（LiDAR）應用中接收到的射頻頻譜，得到飛行時間（ToF）的分辨率及測量結果。OptoCompiler，用于光子集成電路。光子集成電路的應用領域也在持續擴展，從數據中心中的收發器和開關到更多樣化的汽車，生物醫學和傳...

當三維點較為稠密的時候，可以像視覺一樣提取特征點和其周圍的描述子，主要通過選擇幾何屬性（如法線和曲率）比較有區分度的點，在計算其局部鄰域的幾何屬性的統計得到關鍵點的描述子，而當處理目前市面上的激光雷達得到的單幀點云數據時，由于點云較為稀疏，主要依靠每個激光器在掃描時得到的環線根據曲率得到特征點。而有了兩幀點云的數據根據配準得到了相對位姿變換關系后，我們便可以利用激光雷達傳感器獲得的數據來估計載體物體的位姿隨時間的變化而改變的關系。比如我們可以利用當前幀和上一幀數據進行匹配，或者當前幀和累計堆疊出來的子地圖進行匹配，得到位姿變換關系，從而實現里程計的作用。物流分揀依靠激光雷達引導機械臂，快速準確...

反射強度，LiDAR 返回的每個數據中，除了根據速度和時間計算出的反射強度其實是指激光點回波功率和發射功率的比值。而激光的反射強度根據現有的光學模型，可以較好的刻畫為以下模型。我們可以看到，激光點的反射率和距離的平方成反比，和物體的入射角成反比。入射角是入射光線與物體表面法線的夾角。時間戳和編碼信息，LiDAR 通常從硬件層面支持授時，即有硬件 trigger 觸發 LiDAR 數據，并支持給這一幀數據打上時間戳。通常會提供支持三種時間同步接口，IEEE 15882008同步，遵循精確時間協議，通過以太網對測量以及系統控制實現精確的時鐘同步。在航海領域，激光雷達為船舶提供了安全導航保障。甘肅車...

激光雷達能夠準確輸出障礙物的大小和距離，通過算法對點云數據的處理可以輸出障礙物的3D框，如：3D行人檢測、3D車輛檢測等；亦可進行車道線檢測、場景分割等任務。除了障礙物感知，激光雷達還可以用來制作高精度地圖。地圖采集過程中，激光雷達每隔一小段時間輸出一幀點云數據，這些點云數據包含環境的準確三維信息，通過把這些點云數據做拼接，就可以得到該區域的高精度地圖。在定位方面，智能車在行駛過程中利用當前激光雷達采集的點云數據幀和高精度地圖做匹配，可以獲取智能車的位置。全新 Mid - 360，為移動機器人導航避障等帶來全新感知方案。港口激光雷達批發目前激光雷達廠商主要使用波長為 905nm 和 1550n...

激光的誕生，光子入射到物質中，以刺激電子從較高能級過渡到較低能級，并發射光子。當原子處于某種激發態時，有能量合適的光子從該原子附近通過，該原子就會釋放出一個具有同樣電勢能的光子，從而躍遷到低能級狀態。入射光子和發射光子具有相同的波長和相位，該波長對應于兩個能級之間的能量差。一個光子刺激一個原子發射另一個光子，因此產生兩個相同的光子，1917年，愛因斯坦在量子理論的基礎上提出了一個嶄新的概念一一受激輻射:即在物質與輻射場的相互作用中,構成物質的原子或分子可以在光子的激勵下產生光子。激光雷達在機器人避障中發揮了關鍵作用。北京三維激光雷達廠商激光雷達的工作原理：對人畜無害的紅外光束Light Plu...

LiDAR 數據通常在空中收集，如NOAA在加州大蘇爾Bixby大橋上空的調查飛機（右圖）。這里的LiDAR數據顯示了Bixby大橋的俯視圖（左上）和側視圖（左下）。NOAA的科學家使用基于LiDAR的裝置檢查自然和人造環境。LiDAR數據支持洪水和風暴潮建模、水動力建模、海岸線測繪、應急響應、水文測量以及海岸脆弱性分析等活動。此外，地形LiDAR使用近紅外激光繪制地形和建筑物地圖，而測深LiDAR使用透水綠光繪制海底和河床地圖。在農業中，LiDAR可用于繪制拓撲圖和作物生長圖，從而提供有關肥料需求和灌溉需求的信息。突破傳統，覽沃 Mid - 360 為移動機器人提供全新環境感知選擇。汽車激光...

泛光面陣式（FLASH），泛光面陣式是目前全固態激光雷達中較主流的技術，其原理也就是快閃，它不像 MEMS 或 OPA 的方案會去進行掃描，而是短時間直接發射出一大片覆蓋探測區域的激光，再以高度靈敏的接收器，來完成對環境周圍圖像的繪制。我們以目前較為成熟的車載 MEMS 式激光雷達為例，講解其關鍵的硬件參數。這主要是因為激光發射器和接收器不能做在一起導致的，此方案本身便存在小量的誤差。現在很多方案，都是向著共軸努力。激光雷達的測距精度，隨著距離的變化而變化。激光雷達的高穩定性使其在太空探測任務中備受青睞。安徽工業激光雷達批發車聯網+機器人，智慧城市、車聯網等場景有助于催生路側激光雷達市場成長。...

測距準度：激光雷達探測得到距離數據與真值之間的差距,準度越高表示測量結果與真實數據符合程度越高。點頻：激光雷達每秒完成探測并獲取的探測點的數目。抗干擾：激光雷達對工作同一環境下、采用相同激光波段的其他激光雷達的干擾信號的抵抗能力,抗干擾能力越強說明在多臺激光雷達共同工作的條件下產生的噪點率越低功耗：激光雷達系統工作狀態下所消耗的電功率。激光雷達線數：一般指激光雷達垂直方向上的測量線的數量,對于一定的角度范圍,線數越多表示角度分辨率越高,對目標物的細節分辨能力越強。主動抗串擾功能，使覽沃 Mid - 360 在多雷達干擾下仍能正常運作。安徽多線激光雷達廠商在三維模型重建方面，較初的研究集中于鄰接...

行業上游供應商，激光雷達產業鏈可以分為上游（光學和電子元器件）、中游（集成激光雷達）、下游（不同應用場景）。其中上游為激光發射、激光接收、掃描系統和信息處理四大部分，包含大量的光學和電子元器件。中游為集成的激光雷達產品，下游包括測繪、無人駕駛汽車、高精度地圖、服務機器人、無人機等眾多應用領域。激光器和探測器是激光雷達的重要部件，激光器和探測器的性能、成本、可靠性與激光雷達產品的性能、成本、可靠性密切相關。采用主動抗串擾設計，覽沃 Mid - 360 在多雷達環境下穩定運行互不干擾。上海高精度激光雷達供應現代雷達的波長一般是到米級別，例如火控雷達的波長是1-5厘米，汽車雷達的波長是1-10毫米。...

激光雷達產業自誕生以來，緊跟底層器件的前沿發展，呈現出了技術水平高的突出特點。激光雷達廠商不斷引入新的技術架構，提升探測性能并拓展應用領域：從激光器發明之初的單點激光雷達到后來的單線掃描激光雷達，以及在無人駕駛技術中獲得普遍認可的多線掃描激光雷達，再到技術方案不斷創新的固態式激光雷達、FMCW激光雷達，以及如今芯片化的發展趨勢，激光雷達一直以來都是新興技術發展及應用的表示。適用于實現部分視場角（如前向）的探測，因為不含機械掃描器件，其體積相較于其他架構較為緊湊。激光雷達的實時數據反饋為決策者提供了有力支持。深圳高精度激光雷達渠道激光雷達是實現更高級別自動駕駛（L3級別以上），以及更高安全性的良...

1951年，美國物理學家Purcel(珀賽爾)在用微波波譜學的方法制定核磁矩的同時，意外地觀察到了50HZ的受激輻射，并把粒子數反轉稱為“負溫1度”狀態，這使人們對玻爾茲曼分布有了更全方面也更深刻的認識。同年，美國物理學家(Townes)湯斯提出了受激輻射微波放大的設想。1954年，湯斯和她的兩個學生戈登、曹格爾一起研制成功了波長為1.25cm的氨分子振蕩器,并把它稱為受激輻射微波放大器，按其字母縮寫為MASER，簡稱脈澤。時間來到1958年，湯斯與肖洛聯名在《物理評論》上發表了論文《紅外與光激射器》，這標志著激光作為一種新事物登上了歷史舞臺。1960年，梅安研制的紅寶石激光器發出了694.3...

激光雷達的工作原理：對人畜無害的紅外光束Light Pluses發射、反射和接收來探測物體。能探測的對象：白天或黑夜下的特定物體與車之間的距離。甚至由于反射度的不同，車道線和路面也是可以區分開來的。哪些物體無法探測：光束無法探測到被遮擋的物體。車用激光雷達工作原理就是蝙蝠測距用的回波時間（Time of Flight，縮寫為TOF）測量方法。分析目標物體表面的反射能量大小、反射波譜的幅度、頻率和相位等信息，輸出點云，從而呈現出目標物精確的三維結構信息。探測距離 70 米 @80% 反射率，覽沃 Mid - 360 抗室外強光性能佳。深圳工業激光雷達廠家市場競爭格局及同行業公司，國外企業發展較早...

激光雷達是實現更高級別自動駕駛（L3級別以上），以及更高安全性的良好途徑，相比于毫米波雷達，激光雷達的分辨率更高、穩定性更好、三維數據也更可靠。什么是激光雷達？激光雷達（LiDAR）是光探測與測距（Light Detection and Ranging）技術的縮寫。在工作過程中，激光束從光源發射并被場景中的物體反射回探測器，通過測量光束飛行時間（Time of Flight，簡稱ToF），可以推算出場景內物體的距離，并生成距離地圖。所謂雷達，就是用電磁波探測目標的電子設備。激光雷達(LightDetectionAndRanging，簡稱"LiDAR")，顧名思義就是以激光來探測目標的雷達。我們...

我們可以根據 LiDAR 能描繪出稀疏的三維世界的特點，而掃描得到的障礙物點云通常又比背景更密集，通過分類聚類的方法可以利用其進行感知障礙物。而隨著深度學習帶來的檢測和分割技術上的突破，LiDAR 已經能做到高效的檢測行人和車輛，輸出檢測框，即 3D bounding box，或者對點云中的每一個點輸出 label，更有甚者在嘗試使用 LiDAR 檢測地面上的車道線。在三維目標識別的對象方面，較初研究主要針對立方體、柱體、錐體以及二次曲面等簡單形體構成的三維目標。激光雷達在考古發掘中用于繪制遺址的三維模型。隧道激光雷達參考價激光雷達，也稱光學雷達（LIght Detection And Ran...

應用層面，目前暫無車規級量產案例，OPA方案的表示企業為Quanergy。2021年8月，Quanergy對其OPA固達態激光雷達S3系列完成駕駛實測演示。測試結果顯示，S3系列固態激光雷達可以提供超過10萬小時的平均無故障時間（MTBF），在全光照下實現100米的探測性能，大規模量產后的目標價格為500美元。由于結構簡單，Flash閃光激光雷達是目前純固態激光雷達較主流的技術方案。但是由于短時間內發射大面積的激光，因此在探測精度和探測距離上會受到較大的影響，主要用于較低速的無人駕駛車輛，例如無人外賣車、無人物流車等，對探測距離要求較低的自動駕駛解決方案中。激光雷達在虛擬現實技術中實現了真實世...

當三維點較為稠密的時候，可以像視覺一樣提取特征點和其周圍的描述子，主要通過選擇幾何屬性（如法線和曲率）比較有區分度的點，在計算其局部鄰域的幾何屬性的統計得到關鍵點的描述子，而當處理目前市面上的激光雷達得到的單幀點云數據時，由于點云較為稀疏，主要依靠每個激光器在掃描時得到的環線根據曲率得到特征點。而有了兩幀點云的數據根據配準得到了相對位姿變換關系后，我們便可以利用激光雷達傳感器獲得的數據來估計載體物體的位姿隨時間的變化而改變的關系。比如我們可以利用當前幀和上一幀數據進行匹配，或者當前幀和累計堆疊出來的子地圖進行匹配，得到位姿變換關系，從而實現里程計的作用。小巧設計易隱藏，覽沃 Mid - 360...

半固態—MEMS式激光雷達，MEMS全稱Micro-Electro-Mechanical System（微機電系統），是將原本激光雷達的機械結構通過微電子技術集成到硅基芯片上。本質上而言MEMS激光雷達并沒有做到完全取消機械結構，所以它是一種半固態激光雷達。工作原理，MEMS在硅基芯片上集成了體積十分精巧的微振鏡，其主要結構是尺寸很小的懸臂梁——通過控制微小的鏡面平動和扭轉往復運動，將激光管反射到不同的角度完成掃描，而激光發生器本身固定不動。其次，MEMS的振動角度有限導致視場角比較小（小于120度），同時受限于MEMS微振鏡的鏡面尺寸，傳統MEMS技術的有效探測距離只有50米，FOV角度只能...

國外廠商在激光器和探測器行業耕耘較久，產品的成熟度和可靠性上有更多的實踐經驗和優勢，客戶群體也更為普遍。國內廠商近些年發展迅速，產品性能已經基本接近國外供應鏈水平，并已經有通過車規認證（AEC-Q102）的國產激光器和探測器出現，元器件的車規化是車規級激光雷達實現的基礎，國內廠商能夠滿足這一需求。相比國外廠商，國內廠商在產品的定制化上有較大的靈活性，價格也有一定優勢。光學部件方面，激光雷達公司一般為自主研發設計，然后選擇行業內的加工公司完成生產和加工工序。光學部件國內廠商的技術水平已經完全達到或超越國外供應鏈的水準，且有明顯的成本優勢，已經可以完全替代國外供應鏈和滿足產品加工的需求。激光雷達在...

探測距離，激光雷達標稱的較遠探測距離一般為150-200m，實際上距離過遠的時候，采樣的點數會明顯變少，測量距離和激光雷達的分辨率有著很大的關系。以激光雷達的垂直分辨率為0.4°較遠探測距離為200m舉例，在經過200m后激光光束2個點之間的距離為，也就是說只能檢測到高于1.4m的障礙物。如下圖10所示。如果要分辨具體的障礙物類型，那么需要采樣點的數量更多，因此激光雷達有效的探測距離可能只有60-70m。增加激光雷達的探測距離有2種方法，一是增加物體的反射率，二是增加激光的功率。物體的反射率是固定的，無法改變，那么就只能增加激光的功率了。但是增加激光的功率會損傷人眼，只能想辦法增加激光的波長，...

當我們用當前幀和整個點云地圖進行匹配的時候，我們便能得到傳感器在整個地圖中的位姿，從而實現在地圖中的定位。傳感器車規化，固態激光雷達取消了機械結構，能夠擊中目前機械旋轉式的成本和可靠性的痛點，是激光雷達的發展方向。除了這兩大迫切解決的痛點外，目前量產的激光雷達探測距離不足，只能滿足低速場景（如廠區內、校園內等）的應用。日常駕駛、高速駕駛的場景仍在測試過程中。當前機械式激光雷達的價格十分昂貴，Velodyne 在售的 64/32/16 線產品的官方定價分別為 8 萬/4 萬/8 千美元。一方面，機械式激光雷達由發射光源、轉鏡、接收器、微控馬達等精密零部件構成，制造難度大、物料成本較高；另一方面，...

反射率，反射率是指物體反射的輻射能量占總輻射能量的百分比，比如說某物體的反射率是20%，表示物體接收的激光輻射中有20%被反射出去了。不同物體的反射率不同，這主要取決于物體本身的性質（表面狀況），如果反射率太低，那么激光雷達收不到反射回來的激光，導致檢測不到障礙物。激光雷達一般要求物體表面的反射率在10%以上，用激光雷達采集高精度地圖的時候，如果車道線的反射率太低，生成的高精度地圖的車道線會不太清晰。掃描幀頻，激光雷達點云數據更新的頻率。對于混合固態激光雷達來說，也就是旋轉鏡每秒鐘旋轉的圈數，單位Hz。例如，10Hz即旋轉鏡每秒轉10圈，同一方位的數據點更新10次。激光雷達的耐用性保證了其在惡...