TOF激光雷达的原理及其应用
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技术公开课回顾：TOF激光雷达的原理及其应用
2020-05-20
Part 1: 激光雷达概述
一、激光雷达是什么
1.激光雷达的英文名是LiDAR，它是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。
上个世纪六七十年代，雷达的发明是为了探测海底地貌；到了八十年代，用来探测山林地貌的机载雷达出现了；九十
年代开始，雷达在太空领域得到应用；2000年以后，雷达开始慢慢有了一些商业应用，例如机器人和无人机等。
2. 激光雷达和毫米波雷达
工作原理：都是利用回波成像来构显被探测物体的。不过激光雷达发射的电磁波是一条直线，主要以光粒子发射为主
要方法，而毫米波雷达发射出去的电磁波是一个锥状的波束，这个波段的天线主要以电磁辐射为主。
探测精度：激光雷达具有探测精度高、探测范围广及稳定性强等优点，在精确度方面，毫米波雷达的探测距离受到频
段损耗的直接制约（想要探测的远，就必须使用高频段雷达），也无法感知行人，并且对周边所有障碍物无法进行精准的
建模。这一点就大不如激光雷达。
抗干扰能力：由于激光雷达通过发射光束进行探测，受环境影响较大，光束受遮挡后就不能正常使用，因此无法在雨
雪雾霾天，沙尘暴等恶劣天气中开启，而毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，因此可以在糟糕的天气中探测，在这
一点上毫米波雷达更胜一筹。
价格：激光雷达比毫米波雷达在测距、识别障碍物方面更准确，但由于激光雷达获取的数据量远超毫米波雷达，所以
需要更高性能的处理器来处理数据，成本高了，售价自然就更贵了。但激光雷达在准确性上可以得到更多的保证。
二、激光雷达的种类
激光雷达测距从原理上看分为飞行时间测距和非飞行时间测距两种：
1. 飞行时间测距（TOF):其中包含脉冲式激光测距（dTOF)和相位式激光测距（iTOF)。
脉冲式激光测距采用直接测距方法，它是由激光器发射出脉冲激光，该激光在打到物体后会放射回来，通过发送光和
接收激光的时间差来计算出距离。
而相位式激光测距采用相位延迟的方法来进行距离测量，所以也被称为间接测距。
2. 非飞行时间测距
在非飞行时间测距中比较常见的是三角测距。三角测距的原理是激光器打出激光，当光到达物体后物体将光反射回
来，并经过透镜到达sensor，最终根据到达的位置推算距离。
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