3D激光雷达SLAM算法学习02——3D激光雷达传感器

1.本篇思维导图

2. 3D激光雷达传感器分类

3. 机械激光雷达

直观视频感受：Velodyne
优点：360°视野，精度高，工作稳定，成像快
缺点：成本较高，不符合自动驾驶车规，生命周期短，
主要厂商：Velydone、禾赛、速腾
原理：
激光雷达通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，对于每个点来说，原理如图所示

机械式激光雷达可实现360°扫描，一般有4/16/32/64线，那么具体在“高度”方向上的线束实现，和360扫描是怎么实现的呢，可以将一维的点云检测，扩展到3D感知，以Velodyne为例

比如16线的激光雷达，激光器发出16条激光线，通过扫描镜打出16束在一个平面的光线，像这样

然后旋转电机驱动扫描镜转动，完成360°扫描。

4.固态激光雷达

直观视频感受：robsense
优点：结构简单，生命周期长，符合
缺点：扫描点云为非对称，无法有局部高精度视野
原理：固态激光雷达的扫描是非均匀的（在视频里可以看出来），常用的方法有MEMS振镜、Flash激光雷达和OPA光学相阵技术，以MEMS振镜技术为例，如下图，当一束激光打到镜子上，会打到外界探索环境，当振镜按照一定周期发生平移和振动，可以实现3维扫描。

5.混合固态激光雷达

直观感受：innousion
优点：价格便宜，符合车规，生命周期长
缺点: 视野范围小，存在机械结构
主要厂商：法雷奥，大疆，禾赛，图达通，华为，速腾
原理：是在机械式激光雷达的价格高昂，无法符合车规、固态激光雷达机械技术不成熟，情况下应运而生的折中技术，雷达内部存在部分旋转机构，常用解决方案有旋转多面体反射镜方案和锲形棱镜方案
以旋转多面体为例，如图所示

但是旋转多面体的旋转只可以解决横向纬度的扫描，所以一般会加入振镜技术，处理纵向扫描。
另外：锲形棱镜方案会出现梅花瓣扫描，其为非重复扫描，分辨率随时间提高，具体可以看大疆的开源算法livox的效果

6.参考文献

1）B站电动知士系列视频
2）文中提到各大厂商官网主页

7.下期预告

3D激光雷达前端里程计