1.5 传感器之激光雷达

概念

激光雷达(LiDAR)，英文全称为：Light Detection And Ranging，即光探测与测量。

激光雷达可以发射激光束，光束照射到物体上，再反射回激光雷达，可以通过三角法测距或TOF测距计算出激光雷达与物体的距离。甚至也可以通过测量反射回来的信号中的某些特性而确定物体特征，比如:物体的材质。

作用

在机器人领域，激光雷达是一个非常重要的传感器组件，它可以帮助机器人获取关键的环境信息，在障碍物检测、建图与定位中有着广泛的应用。

特点

激光雷达在测距方面精准(激光雷达的测量精度可达厘米级)、高效，是机器人测距的不二之选，当然其应用也存在一些局限性。以下是激光雷达应用中存在的一些优点和缺点。

（1）优点：

• 高精度测距：激光雷达可以以极高的精度实时测量物体与传感器之间的距离，提供准确的环境地图和三维点云数据。

• 宽广的视野：激光雷达可以360度全方位探测周围环境，包括障碍物、地形等，并能够快速更新信息。

• 高密度的数据采集：激光雷达可以在短时间内获取大量的点云数据，提供对环境的详细描述和建模。

• 实时性：激光雷达可以以高帧率工作，实时生成环境地图，适用于需要快速感知和决策的应用场景。

• 不受光照影响：相比摄像头等传感器，激光雷达不会受到光照条件的影响，可以在夜晚或复杂光照情况下正常工作。

（2）缺点：

• 价格较高：激光雷达的制造成本较高，通常价格昂贵，限制了其在某些应用中的普及。

• 重量和体积较大：一些激光雷达设备相对笨重，不适合轻便移动机器人等场景。

• 有限的探测距离：激光雷达在长距离探测方面存在一定限制，通常需要配合其他传感器来弥补。

• 对特定物体类型敏感：激光雷达在遇到透明、反射或吸收光线的物体时可能出现探测困难或失真。

综上所述，激光雷达在机器人领域具有精确测距、全方位探测、高密度数据采集和不受光照影响等优点，但价格昂贵、重量大、探测距离有限以及对特定物体类型敏感等缺点需要考虑。在实际应用中，可以根据具体需求和预算选择适合的传感器组合来优化机器人的感知能力。

分类

根据线束数量的多少，激光雷达可分为单线束激光雷达与多线束(8线、16线、32线、64线)激光雷达。单线激光雷达扫描一次只产生一条扫描线， 其所获得的数据为2D数据，因此无法区别有关目标物体的3D信息。多线束激光雷达就是将多个横向扫描结果纵向叠加，从而获得3D数据，当然，线束越多，纵向的垂直视野角度越大。