雷射測距 Velodyne 64 使用的ToF演算法,是時差法還是相差法?

時間 2021-06-08 04:52:56

1樓:蘇笑雲

雷射測距法主要有脈衝、相位、三角三種。

脈衝法的原理是:雷射器發射極短的雷射脈衝,遇到目標之後出現漫反射,有極少部分的光線沿原路返回,被接收器接收到,通過計算雷射從發射到接收的時間差(即TOF)來獲得目標距離。幾乎所有的自動駕駛雷射雷達都使用脈衝法。

脈衝法的優點是測距速度快,每個雷射器每秒鐘可以發射上萬束雷射脈衝,也就是進行上萬次的測距。缺點是測距精度最差,脈衝法測距的精度取決於脈衝的寬度,以目前的硬體水平,雷射的脈衝寬度所能達到的測距精度上限是厘公尺級,但是對於自動駕駛等場景來說足夠了。

相位法的原理是:週期性的調整發射雷射的相位,然後計算發射雷射和接收雷射之間的相位差,通過相位差來獲得時差,再通過TOF獲得目標距離。常規的雷射測距儀使用的都是相位法。

相位法的優點是測距精度高。至少可以達到公釐級精度。缺點是測距時間長,市面上主流的雷射測距儀一次測距所需的時間都是秒級的,這個速度對於自動駕駛等場景來說顯然是無法接受的。

但是對那些用於靜態物體掃瞄的雷射雷達(例如發動機反向測繪和建築掃瞄)來說是非常合適。

三角法是利用不同距離的物體反射光束的反射路徑不同的原理來測距的,需要將雷射發射器和接收器分開布置,並且接收器需要帶狀分布以便有比較寬的測距區間。近距離的高精度雷射測距儀或掃瞄器通常使用三角法。

三角測距法的優點是在近距離上可以達到極高的測距精度,且測距速度非常快。三角測距法的缺點是距離越遠精度越差,不適合長距離的測距。

2樓:王磊

TOF的,它內部使用了64組Laser和APD對,形成乙個64線的掃瞄面,再由電機驅動整個雷達旋轉,形成360°的FOV,所以是完全堆出來的。但是精度2cm,相當於時間精度要達到150ps,對整個系統的頻寬、穩定性、器件有很高的要求,加上線數較多,所以成本應該非常高。考慮到資料量非常大,使用ADC需要大量的資料計算,不太可能,所以我覺得應該是用的TDC,或者是樓上說的FPGA寫的,再配合演算法達到150ps的時間精度。

貼一張Velodyne-64 的引數圖:

另外它的功率很大,應該不是無線供電的,使用類似電刷一樣的集電環供電;1.3M points/s 頻寬至少需要20.8Mbps(1.

3M*16),可能使用的WIFI無線傳輸,而且它的輸出介面帶有網口,更加可信。

以上都是我自己的猜想,並不保證準確性,現在也找不到具體的資料。

貼一張我自己做的2DLidar的點雲圖,還比較原始

3樓:鄭凱

是脈衝的,也就是題主說的時差法。

目前國內外能做到100公尺~200公尺量級的雷射雷達,用的都是脈衝法,通過窄脈寬高瞬時功率提高訊號強度,即使在遠距離傳播之後仍然能在背景雜訊衝凸顯出來,形成有效測距。平均功率較低,符合人眼安全標準。

但從原理上足夠高功率的相差法連續波雷射雷達也能做到這一點,但是往往會導致平均功率較高,容易突破人眼安全的紅線。(此處硬廣)所以國內目前只知道北醒(http://www.

benewake.com

)推出了50公尺量級的相差法雷達,還符合人眼安全標準。

velodyne的測距不能問哪個晶元,應該問是什麼樣的系統,因為這個系統中有負責收集訊號,光電轉換的APD(可能整合跨阻運放TIA),還有訊號濾波放大的模組,AD轉換的模組,TDC的模組(可能用FPGA替代),最後用乙個MCU計算出距離,不是單獨乙個晶元完成的測距。

一般APD的話first sensor 和濱松的可能性比較大,後面MCU用個ARM就差不多了。

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