機器人采用的激光雷達在功能和分級上的分類

不同的機器人采用的激光雷達在功能和分級上有哪些不同?

一、從探測半徑來看，可以分為以下幾個檔次：

1.可適用于100-200m甚至更遠距離的遠距離激光雷達。如谷歌無人駕駛汽車里就用的此種類型的激光雷達；

2適用于商用條件下的10-100m以內(nèi)的中等距離激光雷達；

3.適用于家庭環(huán)境下的近距離激光雷達，如家庭機器人中的掃地機器人采用的就是6m半徑以內(nèi)的激光雷達。

二、從采樣頻率或者掃描速度來對激光雷達進行分級。

實際上掃描速度和采樣頻率，兩者之間還是有區(qū)別的。我們都知道激光雷達里面就是一個高速的激光測距儀，這個激光測距儀在一秒鐘內(nèi)能夠進行的測量次數(shù)，就是激光雷達的采樣頻率。

比如說，像RPLIDAR在一秒鐘內(nèi)可以掃描4000次點的測量，而我們的RPLIDAR掃描時還是需要進行旋轉(zhuǎn)。 也就是說，如果我希望這個激光雷達一秒鐘要轉(zhuǎn)10圈的話，那么，對于一個一秒鐘測量4000點的激光雷達來說，它每圈就可以分到400個點。除此以外，它還能夠識別出0.9度這樣一個角度分辨率的區(qū)分。如果將激光雷達的采樣頻率做得更快，它旋轉(zhuǎn)一圈就能采集到更多的點，所以能夠更加精確地去刻畫環(huán)境的數(shù)據(jù)。相反，如果激光的采樣頻率降低，它分到一圈的點數(shù)也會下降。在這種情況下，會帶來一些問題，比如說它掃描的點足夠稀疏，就有可能漏掉環(huán)境的輪廓信息。

按照距離測量的原理劃分，有兩種方式：

1.一種是TOF技術(shù)，即Time of Flight。它是一種進行光飛行的時間測量的方式。這種方式，顧名思義就是發(fā)射出一道激光，然后會有一種二極管來進行激光的回波檢測，我們再使用一個很高精度的計時器去測量光波發(fā)射到目標(biāo)物引起反饋再回來的時間差，然而我們都知道光速具有不變性，再將時間差乘以光速就可以得到目標(biāo)物體的距離。而這個就是被現(xiàn)在主流的各大工業(yè)級別的激光雷達所采用的距離測量的方式。

實際上這種測量方式有一個比較大的問題：它的成本非常貴。因為進行光速的測量需要非常高精度的計時器。這個計時器并不是說只要能區(qū)分出毫秒和微秒就夠了，他還需要達到皮秒級別的測量精度。此外，對于激光器和檢測的傳感器來說，都需要非常高端的器件，并且在光學(xué)上也有很高的要求。

另外對于TOF的測量方式，再細分下去還有兩種類型。

1)一種叫做脈沖式；

2)另一種是相位式。

脈沖式比較簡單直接，就是發(fā)出一道激光的脈沖，然后再檢測激光的相關(guān)信息。這個是目前TOF的激光雷達采用的主流方式。

相位式則是連續(xù)的發(fā)射激光。但是接收到的回波信號會由于光速傳播的特性，相位上會有差距。當(dāng)檢查相位時就可以轉(zhuǎn)過來去處理這個距離。這種方式他的優(yōu)勢在于成本相對來說會更加便宜，但其主要問題是測量的速度沒法提高?，F(xiàn)在淘寶上賣的激光測距筆就是采用的相位法的激光測距。

2.還有另一種全新的測量方法——三角測距法。像我們能聽到的connect的體感攝像頭，還有Intel研發(fā)的RealSense都會使用到三角測距法。這種方式本質(zhì)上來說是一種基于圖像處理的方法。打個比方，我們給人拍照，而人距離相機的遠近就會決定TA在成像里的大小，這就是三角測距的一種原理應(yīng)用。三角測距法采用了一種特制的攝像頭，能拍攝出激光的光斑的特性，從而能反推出距離。

這種方式的最大優(yōu)點于它的成本相比TOF（Time of Flight）來說，會有很大的降低。三角測距法本質(zhì)上來說是一個攝像頭加一個處理芯片。

當(dāng)然這種方式也會有一些缺點。就像拍照一樣，它會有分辨率的限制。如果分辨率不高，物體比較遠，它就可能會看不清。同理，三角測距法對于遠距離的物體來說，就會看的不是非常清楚，所以這里對算法有很高的挑戰(zhàn)。如果算法不夠優(yōu)秀，即使測量四五米開外的物體就會出現(xiàn)問題。

從固態(tài)的激光雷達來說，是區(qū)別于機械式的激光雷達來說的。為什么大家會提到這個東西呢？因為機械式的激光雷達大多存在生命的限制問題。

實際上這就是關(guān)于激光雷達是否存在壽命問題的問題了。首先任何設(shè)備都會具有壽命的上限。但是對于機械式的激光雷達，一般會有一些影響其壽命的要素。如，內(nèi)部的機電系統(tǒng)，它使用的電機是無刷的還是有刷的。還有因為我們知道雷達是一個要進行旋轉(zhuǎn)物體間的信號和電能傳輸?shù)脑O(shè)備。那么怎樣來進行相互的電能和信號的傳輸呢？行業(yè)內(nèi)一般會用到一種叫做“打電話”的東西，它是目前激光雷達成本降不下來的主要職業(yè)瓶頸。“打電話”連續(xù)工作半年，它的壽命就會產(chǎn)生影響。激光雷達現(xiàn)在一般會采用一些新技術(shù)。像我們的RPLIDAR會采用無刷電機和光電融合的技術(shù)，這樣就能延長激光的壽命。