激光的誕生，光子入射到物質(zhì)中，以刺激電子從較高能級(jí)過(guò)渡到較低能級(jí)，并發(fā)射光子。當(dāng)原子處于某種激發(fā)態(tài)時(shí)，有能量合適的光子從該原子附近通過(guò)，該原子就會(huì)釋放出一個(gè)具有同樣電勢(shì)能的光子，從而躍遷到低能級(jí)狀態(tài)。入射光子和發(fā)射光子具有相同的波長(zhǎng)和相位，該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)能級(jí)之間的能量差。一個(gè)光子刺激一個(gè)原子發(fā)射另一個(gè)光子，因此產(chǎn)生兩個(gè)相同的光子，1917年，愛(ài)因斯坦在量子理論的基礎(chǔ)上提出了一個(gè)嶄新的概念一一受激輻射:即在物質(zhì)與輻射場(chǎng)的相互作用中,構(gòu)成物質(zhì)的原子或分子可以在光子的激勵(lì)下產(chǎn)生光子。激光雷達(dá)在機(jī)器人避障中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。北京三維激光雷達(dá)廠商

激光雷達(dá)的工作原理：對(duì)人畜無(wú)害的紅外光束Light Pluses發(fā)射、反射和接收來(lái)探測(cè)物體。能探測(cè)的對(duì)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(qū)分開(kāi)來(lái)的。哪些物體無(wú)法探測(cè)：光束無(wú)法探測(cè)到被遮擋的物體。車用激光雷達(dá)工作原理就是蝙蝠測(cè)距用的回波時(shí)間（Time of Flight，縮寫為TOF）測(cè)量方法。分析目標(biāo)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(diǎn)云，從而呈現(xiàn)出目標(biāo)物精確的三維結(jié)構(gòu)信息。北京三維激光雷達(dá)廠商激光雷達(dá)的工作原理基于光的傳播速度和反射原理，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距。

LiDAR的數(shù)據(jù)，三維點(diǎn)，對(duì)于旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，得到的三維點(diǎn)便是一個(gè)很好的極坐標(biāo)系下的多個(gè)點(diǎn)的觀測(cè)，包含激光發(fā)射器的垂直俯仰角，發(fā)射器的水平旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)激光回波時(shí)間計(jì)算得到的距離。但 LiDAR 通常會(huì)輸出笛卡爾坐標(biāo)系下的觀測(cè)值，頭一是因?yàn)?LiDAR 在極坐標(biāo)系下測(cè)量效率高，也只是對(duì)于旋轉(zhuǎn)式 LiDAR，目前陣列式 LiDAR 也有很多。第二笛卡爾坐標(biāo)系更加直觀，投影和旋轉(zhuǎn)平移更加簡(jiǎn)潔，求解法向量，曲率，頂點(diǎn)等特征計(jì)算量小，點(diǎn)云的索引及搜索都更加高效。對(duì)于 MEMS 式激光雷達(dá)，由于一次采樣周期為一個(gè)偏振鏡旋轉(zhuǎn)周期，10hz 下采樣周期為 0.1 秒，但由于載體本身在進(jìn)行高速移動(dòng)時(shí)，我們需要對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行消除運(yùn)動(dòng)畸變，來(lái)補(bǔ)償采樣周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。

視場(chǎng)角與分辨率，激光雷達(dá)視場(chǎng)角分為水平視場(chǎng)角和垂直視場(chǎng)角，水平視場(chǎng)角即為在水平方向上可以觀測(cè)的角度范圍，旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)旋轉(zhuǎn)一周為 360°，所以水平視場(chǎng)角為 360°。垂直視場(chǎng)角為在垂直方向上可以觀測(cè)的角度，一般為 40°。而它并不是對(duì)稱均勻分布的，因?yàn)槲覀冎饕切枰獟呙杪访嫔系恼系K物，而不是把激光打向天空，為了良好的利用激光，因此激光光束會(huì)盡量向下偏置一定的角度。并且為了達(dá)到既檢測(cè)到障礙物，同時(shí)把激光束集中到中間感興趣的部分，來(lái)更好的檢測(cè)車輛，激光雷達(dá)的光束不是垂直均勻分布的，而是中間密，兩邊疏。 可以看到激光雷達(dá)的有一定的偏置，向上的角度為 15°，向下的為 25°，并且激光光束中間密集，兩邊稀疏。激光雷達(dá)的耐用性保證了其在惡劣環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

在體積限制下，F(xiàn)lash激光雷達(dá)的功率密度不能很高。因此，F(xiàn)lash激光雷達(dá)目前的問(wèn)題是，由于功率密度的限制，無(wú)法考慮三個(gè)參數(shù)：視場(chǎng)角、檢測(cè)距離和分辨率，即如果檢測(cè)距離較遠(yuǎn)，則需要放棄視場(chǎng)角或分辨率；如果需要高分辨率，則需要放棄視場(chǎng)角或檢測(cè)距離。Flash激光雷達(dá)采用面光源泛光成像，其發(fā)射的光線會(huì)散布在整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)，因此不需要折射就可以覆蓋FOV區(qū)域了，難點(diǎn)在于如何提升其功率密度從而提升探測(cè)精度和距離，目前通常使用VCSEL光源組成二維矩陣形成面光源。管道檢測(cè)使用激光雷達(dá)探查內(nèi)部，預(yù)防泄漏等事故。安徽IGV激光雷達(dá)

城市規(guī)劃憑借激光雷達(dá)獲取空間數(shù)據(jù)，輔助科學(xué)規(guī)劃。北京三維激光雷達(dá)廠商

激光雷達(dá)按照測(cè)距方法可以分為飛行時(shí)間（TimeofFlight，ToF）測(cè)距法、基于相干探測(cè)FMCW測(cè)距法、以及三角測(cè)距法等，其中ToF與FMCW能夠?qū)崿F(xiàn)室外陽(yáng)光下較遠(yuǎn)的測(cè)程（100～250m），是車載激光雷達(dá)的好選擇方案。ToF是目前市場(chǎng)車載中長(zhǎng)距激光雷達(dá)的主流方案，未來(lái)隨著FMCW激光雷達(dá)整機(jī)和上游產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，ToF和FMCW激光雷達(dá)將在市場(chǎng)上并存。根據(jù)激光雷達(dá)按測(cè)距方法分類：ToF法：通過(guò)直接測(cè)量發(fā)射激光與回波信號(hào)的時(shí)間差，基于光在空氣中的傳播速度得到目標(biāo)物的距離信息，具有響應(yīng)速度快、探測(cè)精度高的優(yōu)勢(shì)。FMCW法：將發(fā)射激光的光頻進(jìn)行線性調(diào)制，通過(guò)回波信號(hào)與參考光進(jìn)行相干拍頻得到頻率差，從而間接獲得飛行時(shí)間反推目標(biāo)物距離。FMCW激光雷達(dá)具有可直接測(cè)量速度信息以及抗干擾（包括環(huán)境光和其他激光雷達(dá)）的優(yōu)勢(shì)。北京三維激光雷達(dá)廠商