激光雷達不同類型介紹

如今，激光雷達已被廣泛應(yīng)用于機器人、無人駕駛、AR/VR、3D打印等多個領(lǐng)域，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，激光雷達的類型也存在一定差異，機器人是目前激光雷達應(yīng)用最為火熱的領(lǐng)域之一，按照不同的技術(shù)路線，可將機器人激光雷達分為TOF激光雷達及三角測距激光雷達兩大類型。

TOF激光雷達

TOF激光雷達是一種進行光飛行的時間的測量方法，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，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，而光速具有不變性，再將時間差乘以光速便可得到目標(biāo)物體的距離。

對于TOF的測距原理，如果再加以細分，還可再分為脈沖式及相位式兩種。

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)過來處理這個距離。這種方式的優(yōu)勢在于成本相對更低，但其主要問題是測量的速度沒法提高。

現(xiàn)下較熱的VP300激光雷達便采用了脈沖式TOF測距原理，其配合深圳不止技術(shù)研發(fā)的高速激光采集芯片，能進行每秒10KHZ的測距動作，在測距過程中，vp300將發(fā)射經(jīng)過調(diào)制的紅外激光信號，該激光信號在照射到目標(biāo)物體后產(chǎn)生的反光將被 vp300 的激光采集系統(tǒng)接收，然后經(jīng)過嵌入在 VP300 內(nèi)部的DSP處理器實時解算，被照射到的目標(biāo)物體與 vp300 的距離值以及當(dāng)前的角度信息將從通訊接口中輸出。

基于TOF原理的vp300激光雷達，目前可實現(xiàn)70米的測距距離，同時也是業(yè)內(nèi)功耗較低的激光雷達之一，即使在遠距離物體條件下，這款TOF激光雷達也能保證測量的精度不發(fā)生改變，同時在室外及更大場景中，其性能依舊穩(wěn)定。

三角測距激光雷達

三角測距激光雷達是一種基于圖像處理的方法，就像我們給人拍照，人距離相機的遠近會決定TA在成像里的大小，這就是三角測距的一種原理應(yīng)用。像connect體感攝像頭，Intel研發(fā)的RealSense都會使用到三角測距法，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。

相比TOF激光雷達，三角測距激光雷達的成本會有很大降低，本質(zhì)上來說就是一個攝像頭加一個處理芯片。當(dāng)然三角測距激光雷達也有一些缺點，它會有分辨率的限制，如分辨率不高，物體又較遠，可能會出現(xiàn)看不清的情況，同理，三角測距法對于遠距離的物體來說，便會看的不是很清楚，所以對算法具有很高挑戰(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。

上表是詳細對比，實際上來說，TOF（Time of Flight）方法在性能上比較占優(yōu)，但成本相對更高。而三角測距法則相反，在成本上，它是一種非常占優(yōu)的方案。但是其缺點在于如果軟件的復(fù)雜度不夠高，在進行遠距離的測量的時候，性能就會下降得特別快。

下圖可作為具體解釋：

我們看到，在這個畫面中，右邊這張圖顯示的就是，算法寫的不好或者是說比較傳統(tǒng)的激光雷達，它在測量遠距離的物體時，明明應(yīng)該是一個筆直的墻體，但是它掃描出來的效果就會有很多類似鋸齒狀的馬賽克的感覺，給后期的算法處理上帶來了很多障礙。

而左圖是深圳不止技術(shù)使用的算法。該算法能使激光在遠距離情況下依舊做的非常遠，實際上三角測距的激光雷達存在的一個主要的制約技術(shù)門檻，就在于算法的優(yōu)秀性。經(jīng)過長時間的迭代優(yōu)化，目前深圳不止技術(shù)的VP300Dtof激光雷達已能達到50米的測距范圍，