LiDAR傳感器原理 LiDAR在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用

LiDAR傳感器（一）-概述

LiDAR(light detection and ranging)激光雷達(dá)是一種非接觸式探測(cè)和測(cè)距方法。該技術(shù)通過(guò)發(fā)射光脈沖擊中附近物體后測(cè)量反射回波信號(hào)的特性來(lái)精確地計(jì)算每個(gè)物體的距離。LiDAR傳感器可以用作點(diǎn)狀距離測(cè)量系統(tǒng)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的距離測(cè)量（一維結(jié)果）；也可以讓測(cè)量光束在某一平面上旋轉(zhuǎn)或者移動(dòng)，用來(lái)獲得距離和角度數(shù)據(jù)，從而提供測(cè)量目標(biāo)的二維結(jié)果；也可以通過(guò)采用多個(gè)傳感器，形成同時(shí)掃描多個(gè)層面的傳感器陣列，從而測(cè)得X，Y，Z的點(diǎn)云數(shù)據(jù)（三維結(jié)果）。

LiDAR被廣泛應(yīng)用在地形建模（例如：立體制圖、采礦、林業(yè)、考古學(xué)、地形測(cè)量），近年來(lái)Lidar也被應(yīng)用在無(wú)人駕駛以及消費(fèi)電子中。

LiDAR在地形建模上的應(yīng)用

LiDAR系統(tǒng)根據(jù)載體的不同，分為星載、機(jī)載和地面三種模式。

其中，星載和機(jī)載LiDAR多用于中、小比例尺地形測(cè)量，如1:50000、1:100000等地形圖繪制等。

機(jī)載LiDAR系統(tǒng)沿航線采集地面點(diǎn)三維數(shù)據(jù)之后，可生成LiDAR數(shù)據(jù)影像和地面高程模型。在不同的實(shí)地條件下， LiDAR系統(tǒng)的平面精度可達(dá)到0.15 至1米，高程精度可達(dá)到0.1米，間隔可達(dá)到2-12米。機(jī)載LiDAR可應(yīng)用于快速獲取大范圍林業(yè)信息，如樹(shù)木定位、樹(shù)高計(jì)算等；也能夠應(yīng)用于礦業(yè)領(lǐng)域，快速獲取礦山的復(fù)雜表面和高危區(qū)域的空間三位信息，為礦山地形測(cè)量和數(shù)字礦山的建設(shè)提供了新的技術(shù)手段。

2003年，NASA根據(jù)早先提出的采用星載激光雷達(dá)測(cè)量?jī)蓸O地區(qū)冰面變化的計(jì)劃，正式將地學(xué)激光測(cè)高儀列入地球觀測(cè)系統(tǒng)中，并將其搭載在冰體、云量和陸地高度監(jiān)測(cè)衛(wèi)星上發(fā)射升空運(yùn)行。 而地面LiDAR適合更精細(xì)、更高精度的復(fù)雜地物量測(cè)，如古建筑的三維城市建模、復(fù)雜場(chǎng)館測(cè)量等。

LiDAR在消費(fèi)電子中的應(yīng)用

LiDAR在消費(fèi)電子中的應(yīng)用主要分為以下三部分。

AR應(yīng)用：憑借激光雷達(dá)快速測(cè)距特性，可讓設(shè)備快速進(jìn)入AR應(yīng)用環(huán)境，減少等待時(shí)間；同時(shí)由于激光雷達(dá)更精準(zhǔn)的測(cè)距表現(xiàn)，可以讓AR應(yīng)用虛實(shí)結(jié)合更逼真，提供更良好的遮擋表現(xiàn)等等；

優(yōu)化拍照：由于可以測(cè)量環(huán)境距離，就可提升低光環(huán)境的自動(dòng)對(duì)焦速度。

3D掃描：基于高精度測(cè)距，可以呈現(xiàn)細(xì)節(jié)更良好的3D掃描效果。搭載有LiDAR的智能手機(jī)和平板電腦成為3D掃描的工具，比如用于家庭布局的掃描從而對(duì)家庭裝修做出優(yōu)化，或者將掃描的風(fēng)景應(yīng)用于社交媒體或者新聞業(yè)領(lǐng)域。

LiDAR在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用

在環(huán)境感知中，每一種傳感器都有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。例如，毫米波雷達(dá)可靠性高，可以探測(cè)物體距離與速度，不受天氣影響可全天候全天時(shí)工作，但分辨率不高，不能區(qū)分人和物；而攝像頭很高的分辨率，能夠識(shí)別顏色和字體，有助于檢測(cè)道路標(biāo)志、交通信號(hào)燈以及行人，但受黑夜、強(qiáng)光影響較大；激光雷達(dá)則能夠提供三維感知信息，對(duì)環(huán)境的重構(gòu)能力強(qiáng)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和高精度障礙物的分類和檢測(cè)，但受天氣環(huán)境影響大。這三種傳感器各有優(yōu)劣，既難以互相替代，又缺一不可。隨著自動(dòng)駕駛不斷向更高智能化、自動(dòng)化等級(jí)發(fā)展，集成在汽車(chē)上傳感器數(shù)量和種類將不斷增加，業(yè)界普遍認(rèn)為“傳感器融合（sensor fusion）”可顯著提高系統(tǒng)的冗余度和容錯(cuò)性，從而保證決策的快速性和正確性，是實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化駕駛安全性的關(guān)鍵。

LiDAR傳感器（二）-構(gòu)成

LiDAR(light detection and ranging)激光雷達(dá)是一種非接觸式探測(cè)和測(cè)距方法。該技術(shù)通過(guò)發(fā)射光脈沖擊中附近物體后測(cè)量反射回波信號(hào)的特性來(lái)精確地計(jì)算每個(gè)物體的距離。它是由以下部件組成的傳感器系統(tǒng)；激光器(laser)發(fā)出特定波長(zhǎng)的激光，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(scanning)實(shí)現(xiàn)區(qū)域的快速掃描，反射回來(lái)的激光經(jīng)過(guò)濾光片(spatial & spectral filter)濾除環(huán)境干擾，最終通過(guò)光電檢測(cè)器（photodetector）將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成易測(cè)量的電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。

LiDAR一般由以下幾個(gè)部分構(gòu)成

激光器（Laser）

旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（scanning）

濾光片（spatial & spectral filter）

光電檢測(cè)器（photodetector）

1. 激光器(laser)

激光器是激光雷達(dá)中的激光發(fā)射裝置。常用的激光器有以下三種類型

激光二極管是常用的激光源，其結(jié)構(gòu)緊湊，通常情況下其發(fā)出的波長(zhǎng)為905nm。激光二極管通常用在激光測(cè)距儀中，但是由于其發(fā)射能量有限，采用此激光器的LiDAR的測(cè)試范圍為幾百米。

光纖激光器在近紅外區(qū)可以產(chǎn)生1064nm(鐿)和1550nm(鉺)的激光，光纖激光器結(jié)構(gòu)緊湊而且發(fā)射能量比激光二極管更高，可達(dá)到幾百微焦。

Nd:YAG晶體激光器可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高發(fā)射能量(幾毫焦)和短的脈沖時(shí)間(ns級(jí))，非常適合用于dTOF的長(zhǎng)距離測(cè)量。最常見(jiàn)的發(fā)射頻率對(duì)應(yīng)的激光波長(zhǎng)為1064nm，也可以將頻率翻倍(2倍或3倍)來(lái)得到532nm(可見(jiàn)光)波長(zhǎng)的激光和355nm(UV)波長(zhǎng)的激光。不過(guò)，此類激光器的體積會(huì)更大而且必須有主動(dòng)散熱的器件。

激光器的選擇需根據(jù)使用場(chǎng)景來(lái)選擇，例如用于林業(yè)探測(cè)的機(jī)載Lidar，發(fā)射波長(zhǎng)的選擇取決于大氣透射率以及植被反射率；而測(cè)深測(cè)繪通常采用藍(lán)綠色波長(zhǎng)的激光，該波長(zhǎng)對(duì)水的穿透性有利于準(zhǔn)確的測(cè)量。同時(shí)還需要考慮整體裝置緊湊性、穩(wěn)定性、發(fā)射能量、人眼安全性等方面的要求。

在林業(yè)測(cè)量領(lǐng)域，從energy link budget(確定的發(fā)射能量下，收到的信號(hào)的能量大小)考慮，由于大氣的散射率以及植物對(duì)光的吸收率都和波長(zhǎng)強(qiáng)相關(guān)，近紅外的波長(zhǎng)比UV波長(zhǎng)的光更有優(yōu)勢(shì)。

在LiDAR使用過(guò)程中，太陽(yáng)光或者其他熱輻射也會(huì)直接或通過(guò)散射進(jìn)入激光檢測(cè)器，形成背景噪聲。環(huán)境熱輻射在近紅外區(qū)的占比很低，因此1550nm的激光器受背景噪聲的干擾最小。

EN 60825-1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了眼睛允許的極限激光輻射值，該值隨波長(zhǎng)的變化而變化。波長(zhǎng)在310nm至400nm,以及高于1400nm時(shí)，眼睛能承受的最大激光輻射值更高。

2.旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（sacnning）

為了對(duì)大范圍區(qū)域進(jìn)行迅速的激光掃描，通常需要使用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)改變激光的測(cè)量方向。最終得到的點(diǎn)云密度和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)速度以及激光器的repetition frequency有關(guān)。

不同的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)得到的點(diǎn)云掃描軌跡也不一樣。以機(jī)載LiDAR為例，簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)鏡或者是擺動(dòng)鏡無(wú)法得到均勻的點(diǎn)云掃描軌跡，而旋轉(zhuǎn)多面鏡和兩軸鏡可以得到均勻的點(diǎn)云掃描軌跡。

3.?濾光片(spatial & spectral filter)

由于白天環(huán)境光在全波長(zhǎng)范圍內(nèi)均會(huì)產(chǎn)生背景噪聲，可以通過(guò)濾光片在空間和波長(zhǎng)上對(duì)背景噪聲進(jìn)行濾除。

spatial filter可將后續(xù)激光檢測(cè)器的視場(chǎng)精確地限制在激光束行進(jìn)的空間內(nèi)。

spectral filter用來(lái)約束進(jìn)入激光檢測(cè)器的光的帶寬，從而濾除背景噪聲，spectral filter的帶寬一般在0.5-10nm的范圍內(nèi)。當(dāng)入射光線不是垂直入射spectral filter時(shí)（設(shè)定垂直入射時(shí)θ=0），由于偏移角度的影響，波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生偏移，λc,θ=λc,θ * cosθ。由于可通過(guò)濾光片的波長(zhǎng)帶寬有限，因此濾光片的入射角度會(huì)有限制，角度限制為Δθ=2(Δλ/λc)；Δλ為濾光片的帶寬。例如；1nm帶寬的近紅外(1064nm)濾光片，入射角度變化只允許在±1.5°。

4. 光電檢測(cè)器（photodetector）

激光檢測(cè)器檢測(cè)從目標(biāo)物體反射回來(lái)的激光脈沖，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成易測(cè)量的電信號(hào)。

不論是雪崩光電二極管(檢測(cè)近紅外波長(zhǎng))，還是光電倍增管(檢測(cè)可見(jiàn)光/UV光)，都會(huì)通過(guò)放大器放大信號(hào)（每入射一個(gè)光子，可以產(chǎn)生10-10000個(gè)電子）。需要用放大器放大信號(hào)的原因是避免太小的模擬信號(hào)在后續(xù)的ADC轉(zhuǎn)化過(guò)程中淹沒(méi)在了量化噪聲中。

光電檢測(cè)器的選型也會(huì)影響LiDAR的空間分辨率，當(dāng)光電檢測(cè)器需要的檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，空間分辨率會(huì)降低。

總結(jié)如下：

LiDAR傳感器（三）-原理

LiDAR(light detection and ranging)激光雷達(dá)是一種非接觸式探測(cè)和測(cè)距方法。該技術(shù)通過(guò)發(fā)射光脈沖擊中附近物體后測(cè)量反射回波信號(hào)的特性來(lái)精確地計(jì)算每個(gè)物體的距離。其測(cè)距原理可分為以下三大類

三角測(cè)距法

dTOF測(cè)距法

iTOF測(cè)距法

1. 三角測(cè)距法

激光器發(fā)射激光，在照射到被測(cè)物體上后，發(fā)射回來(lái)的光線被CCD接收，按照光學(xué)路徑，不同距離的被測(cè)物體將會(huì)成像在CCD上的不同位置。按照相似三角形的公式計(jì)算，即可得到被測(cè)物體的距離。

上圖中A為激光器，O為被測(cè)物體，B為接收透鏡，f為接收透鏡和CCD之間的間距，L為發(fā)射透鏡光路光軸和接收透鏡主光軸之間的偏移，X為在接收CCD上的位置偏移。

距離D=f*(L/X)

三角法測(cè)距的分辨率可以通過(guò)下面的公式推導(dǎo)：

當(dāng)CCD的感應(yīng)分辨率為δX=X1-X2時(shí)，測(cè)距分辨率為

δD=D2-D1=f*(L/X2)-f(L/X1)=f*L(X1-X2)/X1/X2

由于X1和X2的差值很小

δD≈f*L*δX/(X^2)

由于D=f*(L/X)，即X=f*L/D

δD≈f*L*δX/(X^2)=D^2*δX/(fL)

測(cè)距分辨率隨著距離的增加成二次指數(shù)形式惡化，因此三角法測(cè)距對(duì)遠(yuǎn)距離的測(cè)距精度較差。故三角法測(cè)距的LiDAR在標(biāo)準(zhǔn)精度時(shí)往往采用百分比進(jìn)行標(biāo)注（如1%，即為在20m的測(cè)量距離時(shí)最大誤差為20cm）

2.?dTOF測(cè)距法

dTOF(direct Time-of-Flight)測(cè)距的核心原理是激光器對(duì)被測(cè)物體發(fā)射一束時(shí)間極短的激光，通過(guò)直接測(cè)量激光發(fā)出，達(dá)到被測(cè)物體再返回到光電探測(cè)器的飛行時(shí)間，來(lái)計(jì)算被測(cè)物體的距離。

由于光的速度極快，因此該方案需要一個(gè)高精度的時(shí)鐘電路(通常是ps級(jí))和脈沖時(shí)間極端的激光發(fā)射源(通常為ns級(jí))。

測(cè)距開(kāi)始時(shí)，脈沖驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)射一個(gè)持續(xù)時(shí)間極端但瞬時(shí)功率非常高的光脈沖，同時(shí)計(jì)時(shí)單元啟動(dòng)計(jì)時(shí)；光脈沖經(jīng)發(fā)射電路發(fā)出后，達(dá)到被測(cè)物體表面并向各方向散射；接收光路收到部分散射的光，通過(guò)光電器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，輸送給回波信號(hào)處理電路；回波信號(hào)處理電路將光電流轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，用于觸發(fā)計(jì)時(shí)單元停止計(jì)時(shí)。即可得到激光飛行時(shí)間T，從而計(jì)算出被測(cè)物體的距離：

D=cT/2，? ? c為光速

dTOF LiDAR的原理為計(jì)算飛行時(shí)間，時(shí)間測(cè)量精度并不會(huì)隨著測(cè)量距離的增減而有明顯的變化，因此大多數(shù)dTOF雷達(dá)在幾十米的測(cè)量范圍內(nèi)都能保持厘米級(jí)的精度。

dTOF還可以通過(guò)在單次測(cè)量時(shí)間內(nèi)發(fā)射和接收N次光信號(hào)，然后對(duì)記錄的N次飛行時(shí)間做直方圖統(tǒng)計(jì)，用其中出現(xiàn)頻率最高的飛行時(shí)間來(lái)計(jì)算被測(cè)物體的距離，從而來(lái)減小測(cè)量誤差。

對(duì)于dTOF而言，當(dāng)測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)，光飛行一個(gè)來(lái)回的時(shí)間如果超過(guò)了兩次連續(xù)發(fā)射脈沖的間隔，傳感器在發(fā)射第二個(gè)測(cè)量信號(hào)后，才會(huì)接收到第一個(gè)測(cè)量信號(hào)的反射波，就會(huì)把該反射波誤認(rèn)為是第二個(gè)測(cè)量信號(hào)的近距離反射波，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)相位模糊現(xiàn)象。在測(cè)量遠(yuǎn)距離物體時(shí)，可以減少測(cè)量次數(shù)，適當(dāng)增加兩次測(cè)量之間的間隔，從而避免相位模糊的問(wèn)題。但是，減少測(cè)量次數(shù)會(huì)同時(shí)降低測(cè)量精度，相當(dāng)于用精度換取有效探測(cè)距離。

dTOF除了對(duì)時(shí)鐘電路以及激光源有著非常高的要求，對(duì)回波產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的精度也有很高的要求(普通的光電二極管難以滿足這樣的要求，滿足要求的SPAD-signal photo avalanche diode的生產(chǎn)制作工藝復(fù)雜)。因此有更多的廠商在研究推廣iTOF。

3. iTOF測(cè)距法 ? ????3.1 調(diào)幅法

iTOF(indirect Time-of-Flight)測(cè)距中常用的方法為相位式激光測(cè)距。

相位測(cè)距是將發(fā)射的連續(xù)的激光進(jìn)行幅度調(diào)制（調(diào)制光的光強(qiáng)隨時(shí)間做周期性變化），被測(cè)量物體發(fā)射后，激光產(chǎn)生相位變化。根據(jù)相位差可以間接的測(cè)量時(shí)間和距離，比dTOF直接測(cè)量時(shí)間所需的器件要求有所降低，信號(hào)處理難度也降低了很多。

檢測(cè)出接收波和發(fā)射波之間的相位變化?后，即可得到被測(cè)物體的距離D

D=?*C*T/2π

C：光速

T：調(diào)制信號(hào)的周期時(shí)間

在實(shí)際的單一頻率測(cè)量中，只能分辨相位小于2π部分而無(wú)法得到超過(guò)一個(gè)周期的測(cè)距值。所以，在測(cè)量時(shí)需要根據(jù)最大的測(cè)量量程來(lái)選擇調(diào)制頻率，例如當(dāng)選擇調(diào)制的信號(hào)頻率為100KHz時(shí)，所對(duì)應(yīng)的測(cè)量量程就是1500m。

當(dāng)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)測(cè)相位分辨率一定時(shí)，距離的分辨率δD=Δ?*C*T/2π，即選擇的頻率越大，所得到的距離分辨率就越高。所以在單一調(diào)制頻率下，大量程和高精度是不能同時(shí)滿足的。

低頻調(diào)制對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)距離的測(cè)量，但是精度較差；而對(duì)于高頻調(diào)制對(duì)應(yīng)于近距離測(cè)量，精度較好。因此，高低頻復(fù)用既可以用于探測(cè)遠(yuǎn)距離，也可以得到較好精度。如下圖所示，可以使用幾個(gè)不同的調(diào)制頻率去確認(rèn)哪個(gè)距離才是真實(shí)的距離，這種方法低調(diào)制頻率的部分可以提供無(wú)歧義的距離估計(jì)，而高調(diào)制頻率的部分可以提供更高的精度，兼顧了測(cè)量距離和測(cè)量精度的需求。

由于相位式測(cè)距發(fā)射的激光為連續(xù)波，這使得它的平均功率遠(yuǎn)低于脈沖激光的峰值功率，因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的探測(cè)，通常適用于中短距離的測(cè)量，測(cè)量精度可達(dá)毫米、微米級(jí)。

相位法激光測(cè)距的精度主要取決于相位測(cè)量的精度，目前的相位測(cè)量主要基于數(shù)字DSP實(shí)現(xiàn)，即不是鑒別單一時(shí)刻的相位，而是通過(guò)FFT(傅里葉變換)去鑒別兩端信號(hào)的相位，這樣可以充分抑制噪聲的影響，提高相位測(cè)量精度。

3.2 調(diào)頻法

除了調(diào)幅(AMCW)式LiDAR，在汽車(chē)領(lǐng)域經(jīng)常使用調(diào)頻(FMCW)LiDAR進(jìn)行距離和速度的測(cè)量。

下圖為頻率調(diào)制的連續(xù)波雷達(dá)，第一個(gè)是時(shí)域信號(hào)，第二個(gè)是頻率信號(hào)，可以看出調(diào)頻信號(hào)的頻率和信號(hào)的持續(xù)時(shí)間Tc是呈線性關(guān)系，因此這樣的調(diào)頻連續(xù)波又稱為線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)。

上圖中B為帶寬(bandwidth：信號(hào)連續(xù)頻帶中最高和最低頻率之間的差值)，Tc為信號(hào)持續(xù)時(shí)間，S為信號(hào)斜率(S=B/Tc)。

調(diào)頻LiDAR的基本原理如下圖所示，發(fā)射信號(hào)和回波信號(hào)之間的頻率差稱之為中頻信號(hào)IF(intermediate frequency)，這里的中頻信號(hào)是一條直線，表示頻率單一，測(cè)量目標(biāo)的距離不一樣，返回的時(shí)間也就不一樣，因此中頻信號(hào)的平呂也就不一樣。所以可以說(shuō)距離和中頻信號(hào)是成正比相關(guān)的。

測(cè)量的距離D可通過(guò)下述公式計(jì)算出

D=c*τ/2

中頻信號(hào)的頻率 fc=S*τ=B*τ/Tc

即

D=fc*c*Tc/2B

其中c為光速，fc為中頻信號(hào)頻率，Tc為信號(hào)持續(xù)時(shí)間，B為帶寬。

由于中頻信號(hào)還是模擬信號(hào)，要進(jìn)行計(jì)算還需要經(jīng)過(guò)ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入處理器。由于ADC的采樣頻率有限制，所以中頻帶寬會(huì)受ADC的采樣頻率所限制。由公式D=fc*c*Tc/2B可知：在ADC采樣率不變的情況(最大中頻信號(hào)頻率一定)下，調(diào)頻LiDAR的探測(cè)距離與發(fā)射信號(hào)的斜率成反比關(guān)系，如果發(fā)射周期固定不變，那么探測(cè)距離和發(fā)射信號(hào)的帶寬成反比關(guān)系。

Lidar需要具備區(qū)分兩個(gè)距離非常近的目標(biāo)的能力，例如，當(dāng)雷達(dá)的距離分辨率為4m時(shí)，它就不能分辨相距1m的行人和汽車(chē)。

假設(shè)了兩個(gè)相距很近的目標(biāo)，被雷達(dá)探測(cè)到，兩個(gè)回波信號(hào)和發(fā)射波形混頻后就得到了兩個(gè)中頻信號(hào)，這兩個(gè)中頻信號(hào)的時(shí)間T相差很小，因此中頻信號(hào)的頻率相差很小。

通過(guò)傅里葉變換可以將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，從而得到中頻信號(hào)的頻率。如下圖a所示，如果LiDAR的頻率分辨率較差，即兩個(gè)目標(biāo)的頻率信息難以分辨，則無(wú)法分辨兩個(gè)相近的目標(biāo)；如下圖b所示，如果有能力分辨兩個(gè)物體，則可在頻率信息中看到兩個(gè)分離的頻率峰。

根據(jù)傅里葉變換的頻率分辨公式可知，頻率分辨率

Δf=fs/N=1/(Nts)=1/T

其中fs為采樣頻率，N為采樣點(diǎn)數(shù)，ts為采樣間隔，fs=1/ts，Nts就是采樣前模擬信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度T，所以信號(hào)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，頻率分辨率越好。

在FMWC LiDAR中采樣的時(shí)間長(zhǎng)度為T(mén)c，即

Δfc≥1/Tc

Δfc=2BΔD/(c*Tc)

即：

2BΔD/(c*Tc)≥1/Tc

ΔD≥c/2B

故FMWC LiDAR的距離分辨率取決于發(fā)射信號(hào)的帶寬，帶寬越大，距離分辨率也越大。而當(dāng)帶寬一樣時(shí)，無(wú)論信號(hào)持續(xù)的時(shí)間如何變化都不會(huì)影響LiDAR的距離分辨率。

總結(jié)如下

編輯：黃飛

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