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激光雷達(dá)性能測(cè)試

激光雷達(dá)的性能指標(biāo)

激光雷達(dá)的主要性能參數(shù)有激光的波長(zhǎng)、探測(cè)距離、FOV(垂直+水平)、測(cè)距精度、角分辨率、出點(diǎn)數(shù)、線束、安全等級(jí)、輸出參數(shù)、IP防護(hù)等級(jí)、功率、供電電壓、激光發(fā)射方式(機(jī)械/固態(tài))、使用壽命等。激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，其探測(cè)的范圍更廣，且精度更高。但是在極端天氣或者煙霧環(huán)境下性能大大降低，而且由于其數(shù)據(jù)采集量大，價(jià)格也非常貴。

激光的波長(zhǎng)：目前市場(chǎng)上三維成像激光雷達(dá)最常用的波長(zhǎng)是905nm和1550 nm。1550nm波長(zhǎng)LiDAR傳感器可以以更高的功率運(yùn)行，以提高探測(cè)范圍，同時(shí)對(duì)于雨霧的穿透力更強(qiáng)。905nm的主要優(yōu)點(diǎn)是硅在該波長(zhǎng)處吸收光子，而硅基光電探測(cè)器通常比探測(cè)1550 nm光所需的銦鎵砷(InGaAs)近紅外探測(cè)器便宜。

安全等級(jí)：激光雷達(dá)的安全等級(jí)是否滿足Class 1，需要考慮特定波長(zhǎng)的激光產(chǎn)品在完全工作時(shí)間內(nèi)的激光輸出功率，即激光輻射的安全性是波長(zhǎng)、輸出功率，和激光輻射時(shí)間的綜合作用的結(jié)果。

探測(cè)距離：激光雷達(dá)的測(cè)距與目標(biāo)的反射率相關(guān)。目標(biāo)的反射率越高則測(cè)量的距離越遠(yuǎn)，目標(biāo)的反射率越低則測(cè)量的距離越近。因此在查看激光雷達(dá)的探測(cè)距離時(shí)要知道該測(cè)量距離是目標(biāo)反射率為多少時(shí)的探測(cè)距離。

FOV：激光雷達(dá)的視場(chǎng)角有水平視場(chǎng)角和垂直視場(chǎng)角。如果是機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)，則其水平視場(chǎng)角為360度。

角分辨率：一個(gè)是垂直分辨率，另一個(gè)是水平分辨率。水平方向上做到高分辨率其實(shí)不難，因?yàn)樗椒较蛏鲜怯呻姍C(jī)帶動(dòng)的，所以水平分辨率可以做得很高。一般可以做到0.01度級(jí)別。垂直分辨率是與發(fā)射器幾何大小相關(guān)，也與其排布有關(guān)系，就是相鄰兩個(gè)發(fā)射器間隔做得越小，垂直分辨率也就會(huì)越小。垂直分辨率為0.1~1度的級(jí)別。

出點(diǎn)數(shù)：每秒激光雷達(dá)發(fā)射的激光點(diǎn)數(shù)。激光雷達(dá)的點(diǎn)數(shù)一般從幾萬(wàn)點(diǎn)至幾十萬(wàn)點(diǎn)每秒左右。

線束：多線激光雷達(dá)，就是通過(guò)多個(gè)激光發(fā)射器在垂直方向上的分布，通過(guò)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)形成多條線束的掃描。多少線的激光雷達(dá)合適，主要是說(shuō)多少線的激光雷達(dá)掃出來(lái)的物體能夠適合算法的需求。理論上講，當(dāng)然是線束越多、越密，對(duì)環(huán)境描述就更加充分，這樣還可以降低算法的要求。常見(jiàn)的激光雷達(dá)的線束有：16線、32線、64線等。

輸出參數(shù)：障礙物的位置(三維)、速度(三維)、方向？、時(shí)間戳(某些激光雷達(dá)有)、反射率

使用壽命：機(jī)械旋轉(zhuǎn)的激光雷達(dá)的使用壽命一般在幾千小時(shí)；固態(tài)激光雷達(dá)的使用壽命可高達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。

激光發(fā)射方式：傳統(tǒng)的采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，機(jī)械旋轉(zhuǎn)容易導(dǎo)致磨損使得激光雷達(dá)的使用壽命有限。固態(tài)激光雷達(dá)主要由三類-Flash 、MEMS、相控陣。Flash 激光雷達(dá)只要有光源，就能用脈沖一次覆蓋整個(gè)視場(chǎng)。隨后再用飛行時(shí)間（ToF）方法接收相關(guān)數(shù)據(jù)并繪制出激光雷達(dá)周圍的目標(biāo)。MEMS激光雷達(dá)其結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，只要一束激光和一塊反光鏡。具體來(lái)說(shuō)，激光射向這塊類似陀螺一樣旋轉(zhuǎn)的反光鏡就行，反光鏡通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光方向的控制。相控陣激光雷達(dá)利用獨(dú)立天線同步形成的微陣列，相控陣可以向任何方向發(fā)送無(wú)線電波，完全省略了“旋轉(zhuǎn)”這一步驟，只需控制每個(gè)天線發(fā)送信號(hào)間的時(shí)機(jī)或陣列，就能控制信號(hào)射向特定位置。

激光雷達(dá)性能測(cè)試檢測(cè)方法

a、將雷達(dá)放置于轉(zhuǎn)臺(tái)上方，保證旋轉(zhuǎn)中心和雷達(dá)中心重合；

b、在雷達(dá)前方10m±1cm處放置反射板；

c、將雷達(dá)放置在原點(diǎn)處即正對(duì)反射板（反射板的平面垂直于激光雷達(dá)法線出光方向、，打開(kāi)雷達(dá)并預(yù)熱30min，開(kāi)始采集點(diǎn)云；

d、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，上位機(jī)點(diǎn)云圖觀察到水平視場(chǎng)最右側(cè)點(diǎn)云移動(dòng)到反射板左側(cè)邊緣時(shí)，記錄此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)角度 i；

e、之后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，當(dāng)觀察到水平視場(chǎng)最左側(cè)點(diǎn)云移動(dòng)到反射板左側(cè)邊緣時(shí)，記錄此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)的角度，多次測(cè)量取平均值記為 ；

f、單次測(cè)量水平視場(chǎng)角為丨 i- 丨，10次重復(fù)測(cè)量取平均值為測(cè)量結(jié)果。

激光雷達(dá)性能測(cè)試環(huán)境

a、溫度：23±5℃；

b、濕度：20%RH~80%RH；

c、照度：不大于100klx；

d、場(chǎng)地：大于2m×10m；

e、25cm×25cm、反射率為20%±1%漫反射板；

f、六維電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)精度：0.1°；

g、全站儀。

常見(jiàn)的幾種激光雷達(dá)

有脈沖激光雷達(dá)、連續(xù)波激光雷達(dá)和混合型激光雷達(dá)

數(shù)字顯示激光雷達(dá)和成像激光雷達(dá)

有地基固定式激光雷達(dá)、車載激光雷達(dá)、機(jī)載激光雷達(dá)、船載激光雷達(dá)、星載激光雷達(dá)、彈載激光雷達(dá)和手持式激光雷達(dá)

有激光測(cè)距雷達(dá)、激光測(cè)速雷達(dá)、激光測(cè)角雷達(dá)和跟蹤雷達(dá)、激光成像雷達(dá)