激光雷达与无人车

图2.2脉冲式激光雷达测距原理
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(2)测距原理
根据获得tr的方法不同，可分为模拟测距和数字测距。
第一
跟踪精度 高，且精 度与跟踪 距离无关;
第二
响应速度 快，适合 于跟踪快 速目标;
第三
工作可靠 和系统便 于集成化;
第四
输出数据 为二进制 码，可以 方便地和 数据处理 系统接口
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(2)测距原理
工作频率由无线电频段改变成了光频段，雷达具体结构 、目标和背景特性上发生了变化。
微波天线由光学望远镜代替；接收通道中微波雷达可以 直接用射频器件对接收信号进行放大、混频和检波等 处理，激光雷达则必须用光电探测器将光频信号转换 成电信号后进行处理。
信号处理，激光雷达基本上沿用了微波雷达中的成熟技 术。
③光学天线 透射式望远镜；反射式望远镜；收发合置光学天线；收
发分置光学天线；自由空间光路；全光纤光路；波片 （四分之一、二分之一）；分束镜、合束镜、布鲁斯 特窗片
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(1)激光雷达基本结构
④光学扫描器 多面体扫描器，利用多面体（6-12面）的转动来扫描
，优点是扫描线性好、精度高，缺点是体积大、价 格高； 检流计式振镜扫描器，扫描角≤15°； 声子偏转器，利用声光效应使入射光线产生偏转而实现 光扫描，声光偏转器的扫描角不大，一般在±3°左右 压电扫描器，利用逆压电效应产生摆动的新型扫描器；
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(3)激光雷达特点
①分辨率高
角分辨率不低于0.1mard;距离分辨率可达0.lm;速度分 辨率能达到10m/s以内. ②隐蔽性好、抗有源干扰能力强
激光直线传播、方向性好、光束非常窄. ③低空探测性能好
只有被照射的目标才会产生反射,完全不存在地物回波的 影响. ④体积小、质量轻
发射望远镜的口径一般只有厘米级,整套系统质量最小的 只有几十公斤
数字式测距只要记录回波脉冲到达时的计数脉冲的数目 n ，根据计数脉冲的重复周期 T，就可以计算出回 波脉冲相对于发射脉冲的延迟时间
图1.1 雷达
图1.2 雷达显示屏幕
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(1)起源与发展
激光雷达(LADAR-Laser Detection And Ranging)是以激光作为载波的雷达，以光电探 测器为接收器件，以光学望远镜为天线的雷达。 早期，人们还叫过光雷达(LIDAR-Light Detection And Ranging)，这里所谓的光实际 上是指激光。
激光雷达与无人车
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激光雷达简介
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激光雷达原理
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无人车介绍
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结束语
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1、激光雷达简介
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(1)起源与发展
“雷达”(RADAR-Radio Detection And Ranging)。传统的雷达是以微波和毫米波作为 载波的雷达，大约出现1935年左右。
最早公开报道提出激光雷达的概念是: 1967年美国 国际电话和电报公司提出的，主要用于航天飞行 器交会对接，并研制出原理样机;1978年美国国 家航天局马歇尔航天中心研制成CO2相干激光雷 达.
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(2)测距原理
激光雷达工作时，发射机向空间发射一串重复周期一定 的高频窄脉冲。如果在电磁波传播的途径上有目标 存在，那么激光雷达就可以接收到由目标反射回来 的回波。由于回波信号往返于雷达与目标之间，它 将滞后于发射脉冲一个时间，如图所示。
能测量目标距离是激光雷达的一个突出优点，测量的精 度和分辨率与发射信号带宽(或处理后的脉冲宽度) 有关。脉冲越窄，性能越好。
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(4)三种综合性能雷达对比
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2、激光雷达原理
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(1)激光雷达基本结构
①激光器：激光雷达的核心器件。激光器种类很多，性 能各异，究竟选择哪种激光器作为雷达辐射源，往往要 对各种因素加以综合考虑，其中包括：波长、大气传输 特性、功率、信号形式、功率要求、平台限制（体积、 重量和功耗）、对人眼安全程度、可靠性、成本和技术 成熟程度等。 从目前实际应用来看，Nd:YAG固体激光器、CO2气体 激光器和GaAlAs半导体二极管激光器、光纤激光器等 最具有代表性。图2.1 简易激光雷达组成
以后世界上陆续提出并实现：激光多普勒雷达、激 光测风雷达、激光成像雷达、激光差分吸收雷达 、拉曼散射激光雷达、微脉冲激光雷达、激光合 成孔径雷达、激光相控阵雷达等。
图1.3 单线激光雷达
图1.4 多线激光雷达
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(2)激光雷达与微波雷达的异同点
激光雷达是以激光器为辐射源的雷达，它是在微波雷达 技术基础上发展起来的，两者在工作原理和结构上有 许多相似之处
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(2)测距原理
汽车激光雷达防撞系统特点： 发射机发射的是一串重复周期一定的激光窄脉冲， 是
典型的非相干测距雷达； 对它的要求是测距精度高，测距精度与测程的远近无关
； 系统体积小、重量轻，测量迅速，可以数字显示； 操作简单，培训容易，有通讯接口，可以连成测量网络
，或与其他设备连机进行数字信息处理和传输。
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(1)激光雷达基本结构
②接收器：适合于激光雷达用的光电探测器主要有PIN 光电二极管、硅雪崩二极管(SiAPD)、光电导型碲镉 汞(HgCdTe)探测器和光伏型碲镉汞探测器从目前实 际应用来看，Nd:YAG固体激光器、CO2气体激光器 和GaAlAs半导体二极管激光器、光纤激光器等最具 有代表性。