如何为您的项目选择合适的 LIDAR 传感器

      近年来，激光雷达越来越受欢迎，因为更好的制造技术和大规模生产降低了这项技术的价格。

      但由于没有一种 LiDAR 解决方案适用于所有应用，因此选择合适的 LDAR 可能会很棘手，价值超过 5 万美元的 LiDAR 非常适合自动驾驶汽车，但它可能无法正确检测不到一米外的障碍物，价值低于 1 美元的k LiDAR 可以有效地完成这项工作，但可能无法看得很远。 什么是激光雷达传感器？

      如果您正在考虑在您的任何项目中使用 LiDAR传感器，请继续阅读以了解如何为您的应用选择合适的 LiDAR。

      激光雷达有什么用？

      多年来，LiDAR传感器 一直用于测量、林业、地质、采矿、建筑和测绘，但它们现在正成为自动驾驶汽车和机器人应用的热门组件。

      例如，在建筑中，您可以在建筑物周围走动时携带手持式 LiDAR 设备。该设备创建一个 3D 点云，因此您可以将建筑物的扫描与建筑设计的 CAD 文件相匹配，以查看真实建筑物是否符合要求，并协助完成竣工过程和调查。

      在采矿业中，您可以使用 LiDAR 进行安全和监控。您可以将配备 LiDAR 的机器人送下矿井，以检测墙壁裂缝或其他可能构成危险的物理物体等异常情况，而不是将人类置于危险之中。虽然你也可以用相机做到这一点，但相机并不擅长获取深度，即使你可以看到墙上的裂缝，相机也无法告诉你它有多深。相机还受照明条件的严重影响，这在某些环境中可能并不理想。 

      远距离与短距离和近距离

      首先，您必须查看 LiDAR 范围。根据经验，射程在 100 米或以上的远程 LiDAR 更昂贵。

      例如，远程 LiDAR传感器 可以很好地为快速移动的车辆导航，但它们通常只能检测中远距离的物体；它们不能在近距离工作，例如检测 1 m 以内的物体。

      如果您的应用涉及快速移动的车辆，远程 LiDAR 可以提供帮助，因为您必须检测远处的物体并在物体靠近之前采取必要的行动。

      在室内或移动速度较慢的车辆中，您通常不需要远距离。如果您操作的是移动缓慢的机器人，您通常需要看到最远 25m 的距离，您可以使用短程 LiDAR。

      近距离激光雷达用于检测附近的物体。例如，您可能需要在车辆上安装近距离激光雷达，以便在开门时检测障碍物。通常，您会将长距离或短距离激光雷达与近距离激光雷达结合使用。

      2D 与 3D

      2D LiDAR 将检测到一个物体。 3D LiDAR 将产生更详细的点云，可用于确定物体的形状和深度，并确定它是什么，而不是仅仅告诉机器人或车辆“那里有东西”。 3D 让您更好地了解周围环境，因此您的机器人或车辆可以区分树木、高速公路上的标志或迎面而来的卡车。

      不同之处在于可以从中提取的信息。例如，在建筑物中使用它们时，2D LiDAR 只能为您提供平面图，而使用 3D LiDAR，您可以获得建筑物中每个物体的 3D 地图以及位置和高度。所以使用哪一个取决于应用程序。

      如果你在平坦的环境中导航，而你的机器人又不高，或许 2D LiDAR 就足够了。但是对于3D室外环境，有树枝、管道等障碍物，就需要3D感知。 3D 激光雷达在地形分类和分割等其他应用中也很有用。

      针对不同应用的更多考虑

      视野 (FoV)：视野是任何 LiDAR 的关键特征。它沿水平和垂直轴分别测量。自动驾驶车辆通常配备一个或多个具有 360° 水平 FOV 的 LiDAR，或者配备更多的定向 LiDAR 以确保 360° 视野可用。然而，它可能不需要大的垂直 FoV，因为它可能只需要看道路，并且可能在路面上方 30 到 40 度。

      如果您的应用是在受限空间内避障，您可能不需要 360 度激光雷达。 360 度环绕功能并非在所有情况下都是一项资产。如果您只需要直视前方，则 360 度 LiDAR 会给您额外的非必要数据，从而给系统处理带来不必要的负担。

      通道数：具有更多通道的 LiDAR 将产生更密集、更详细的点云。您选择获得的数量可能归结为您的预算、处理能力、对象的大小、与对象的距离。

      相邻通道之间的垂直分隔： 如果您试图检测小物体，则需要确保间隔尽可能小，否则物体可能会落在两个相邻通道内而未被检测到。

      然而，这可以通过移动LiDAR来缓解，以便相邻的激光器落在不同的点上，从而能够检测到物体。一些激光雷达在垂直视场中心附近的距离较小，而远离中心的间距较大。这有助于检测激光雷达焦点附近的物体。

      检测低反射率物体： LiDAR传感器 的范围和精度根据物体的反射率或从物体反射回来的光量而有很大差异。称为缓解，它以百分比表示。白色干墙的缓解率接近90%，而煤炭等物质的缓解率约为5%。

      激光雷达的范围通常表示为80%的反射率，在10%的反射率下可以下降到1/4甚至更低。如果您的项目涉及观察或检测较暗的物体或不反射大量光线的物体，您可能需要要求 LiDAR 制造商为您提供不同反射率下的范围和精度......当然，除非您一直在看白色石膏板！

      每秒点数： PPS 或每秒点数是另一个值得一看的好规格。它显示每秒进行多少激光测量。更多的点将产生更详细、更密集和更准确的点云。

      PPS 主要是激光雷达频率（以 Hz 为单位）、通道数和回波数的函数。在双返回模式下运行的LiDAR将提供每秒两倍的点数。同样，以较高频率运行的LiDAR将产生更高的PPS。

      安全认证的激光雷达： 如果您的机器人或自动导引车需要在人类中操作，您可能需要安全评级的东西。有一些公司提供安全等级的2D LiDARs，但目前此选项非常有限。安全等级LiDAR只是整个系统的一个组成部分，还需要考虑其他因素才能使整个系统获得安全认证。 

      激光雷达还是完整的解决方案？ 您可能需要一个完整的测绘解决方案，而不仅仅是激光雷达。您的技术资源将决定将广泛的生态系统落实到位的难易程度。LiDAR 可以为您提供点云，但要理解它，您可能需要本地化、时间戳和其他有价值的数据。 您可能需要考虑由激光雷达、IMU、GPS、摄像头和软件组成的完整解决方案。 您可能还需要执行某种后处理，以便以有意义的方式使用数据。

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