激光雷达的应用领域 你都了解多少？

Posted 2021-01-24

历经40余年的发展，激光雷达技术已从最初的激光测距技术，逐步发展了激光跟踪、激光测速、激光扫描成像、激光多普勒成像等技术，因此出现了各种不同种类的激光雷达，被广泛应用于各个领域，激光雷达在很多年前，并未被大众所熟知，直至近年来机器人和无人驾驶技术的兴起，激光雷达才逐渐进入人们的视野，在一开始激光雷达不只为机器人（包括无人驾驶）而诞生，它还被广泛应用于VR/AR、智慧交通、海洋探索和渔业资源监测、3D打印等领域。

机器人领域——帮助机器人实现自主定位导航

自主定位导航是机器人实现自主行走的必备技术，不管什么类型的机器人，只要涉及到自主移动，就需要在其行走的环境中进行导航定位，但传统的定位导航方法由于智能化水平较低，没有解决定位导航的问题，直至激光雷达的出现，在很大程度上化解了这个难题，机器人采用的定位导航技术是以激光雷达SLAM为基础，增加视觉和惯性导航等多传感器融合的方案帮助机器人实现自主建图，路径规划、自主避障等任务，它是目前性能最稳定、可靠性最强的定位导航方法，且使用寿命长，后期改造成本低。

扫地机器人是目前单线激光雷达应用最广泛的领域，激光雷达配合slam算法，可以让扫地机器人在房间里实现智能清扫，清扫的过程中绘制地图，实时传输到手机APP，就算用户不在家，也可以通过手机APP查看清扫情况，以及安排其他地方清扫。

无人车领域——自主感知道路环境及规划路线

在无人车领域，激光雷达主要以多线数为主，作用与机器人领域相当，主要是帮助汽车自主感知道路环境，自动规划行车路线，并控制车辆到达预定的目标。激光雷达是怎么帮汽车识别路口与方向呢？激光雷达使用的技术是飞行时间，就是根据激光遇到障碍物后的折返时间，计算目标与自己的相对距离。激光光束可以准确测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离，这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出3D环境地图，精度可达到厘米级别，从而提高测量精度。

说到无人车领域，业内人士都知道Velodyne 64线“大花盆”，它是自动驾驶的宠儿，HDL-32线、VLP-16线激光雷达也是原型车上的热门激光雷达。

无人机领域——规避障碍物

目前，激光雷达在低空飞行直升机障碍物规避方面已进入实用阶段，在其他军事应用研究领域也日趋成熟。直升机在进行低空巡逻飞行时，极易与地面小山或建筑物相撞。为此，研制能规避地面障碍物的直升机机载雷达是人们梦寐以求的愿望。目前，这种雷达已在美国、德国和法国获得了成功。

美国研制的直升机超低空飞行障碍规避系统，使用固体激光二极管发射机和旋转全息扫描器可检测直升机前很宽的空域，地面障碍物信息实时显示在机载平视显示器或头盔显示器上，为安全飞行起了很大的保障作用。

AR/VR领域——精准定位三维空间位置

VR/AR也是最近几年火起来的，市场前景可观。VR一体机、智能眼镜等产品已经面市，AR眼镜、AR头显的应用也是非常之广。

在用到AR头显进行的游戏中，运用的空间感知定位技术里面会用到激光雷达和许多配套的光学传感器，通过SLAM技术（即时定位与地图构建），精准定位自己在三维空间中的位置，增强在游戏中的真实体验感。

海洋生物——海洋探索和渔业资源监测

激光雷达与海洋生物相关的应用主要体现在渔业资源调查和海洋生态环境监测两方面。前者常采用蓝绿脉冲光作为激发光源，通过对激光回波信号的识别提取以获得鱼群分布区域和密度信息，结合偏振特征分析可对鱼群种类进行识别；后者常采用海洋激光荧光雷达，通过对激光诱导目标物发射的荧光等光谱信号的探测分析以获得海洋浮游生物及叶绿素等物质的种类和浓度分布信息。

近年来，环境问题广受大家关注，而对海洋环境的保护已成共识，海洋激光雷达作为一种先进的海洋探索与监测手段，已经成为主流。

3D打印——扮演测量、监控等角色

在3D打印里面也会有用到激光雷达的地方，如之前很火的Printoptical3D打印技术本质上是一种“从CAD设计到光学部件”的一站式技术，其打印出来的光学部件不需要进行像抛光、研磨和着色这样的后处理。这种技术主要基于成熟的宽幅工业喷墨打印设备，通过紫外线固化的透明聚合物液滴喷射出来，然后被集成在打印头上的强紫外线灯固化，最终可以形成各种各样的几何形状，激光雷达在这里面扮演者测量、监控等角色。

激光雷达除了以上应用领域，未来仍有更多的应用空间可拓展，针对不同的场景，对激光雷达的要求也不同，未来，在机器人领域激光雷达仍有上升空间，随着技术的成熟，未来激光雷达市场可期。