激光雷達的分類及其在機器人中的應用

　　2：激光雷達的分類

　　根據(jù)掃描機構(gòu)的不同，激光測距雷達有2D和3D兩種。它們大部分都是靠一個旋轉(zhuǎn)的反射鏡將激光發(fā)射出去并通過測量發(fā)射光和從物體表面反射光之間的時間差來測距。3D激光測距雷達的反射鏡還附加一定范圍內(nèi)俯仰以達到面掃描的效果。它們都是直接測距方法。同3D激光測距雷達相比，2D激光測距雷達只在一個平面上掃描，結(jié)構(gòu)簡單，測距速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。目前2D激光測距雷達主要在室內(nèi)的移動機器人上應用較多，因為在室內(nèi)的結(jié)構(gòu)化環(huán)境下，地面平坦，所有障礙物又都垂直于地面，因此機器人只要能在平行于地面的平面上獲取環(huán)境信息便己經(jīng)足夠?qū)Ш降男枰?。很多室?nèi)移動機器人的應用，如環(huán)境的地圖生成，機器人的自定位，避障等等的研究都是基于2D激光測距雷達的。但是，將2D激光測距雷達用于越野環(huán)境下的障礙物檢測有相當?shù)碾y度。由于越野地形復雜，高低不平，由此會引起車體行駛時的劇烈顛簸。而2D激光測距雷達只能是單線掃描，因此不可避免的會引起比較嚴重的障礙物的漏檢和虛報現(xiàn)象。

　　3：激光雷達測量時間的技術(shù)

　　激光測距雷達測量時間差有三種不同的技術(shù)：

　?。╨）脈沖檢測法：直接測量反射脈沖與發(fā)射脈沖之間的時間差;

　　（2）相干檢測法：通過測量調(diào)頻連續(xù)波的發(fā)射光束和反射光束之間的差頻而測量時間差;

　?。?）相移檢測法：通過測量調(diào)幅連續(xù)波，的發(fā)射光束和反射光束之間的相位差而測量時間差。由于相位差的2兀周期性，因此這一方法測得的只是相對距離，而非絕對距離，

　　4：激光雷達在ALV中的用途

　　在陸地移動機器人的導航中，3D激光測距雷達應用得比較多。在移動機器人中中主要應用在以下三個方面：

　?。?）路標檢測及地圖匹配

　?。?）越野行駛時建立地形圖

　?。?）障礙物檢測

　　5：舉例LMS291-s05型號的激光雷達的特點和參數(shù)

　　以LMS291-S05型號激光雷達為例進行分析，該型號是一種二維的激光雷達，只掃描一個平面的數(shù)據(jù)，其特點是：（1） 感知距離遠，最大可達80米；覆蓋角度范圍大，最大可達180度；（2） 距離和角度測量精度高，分別可達5厘米和0.1度；（3） 掃描時間短，約為26.6毫秒，可以獲得高車速情況下的實時測量；（4） 具有霧校正功能，對環(huán)境光線變化不敏感，適用于室外環(huán)境。LMS291-S05型號激光雷達詳細的技術(shù)參數(shù)請見表1。其中比較重要的參數(shù)包括角度測量范圍和角度分辨率、掃描周期、系統(tǒng)誤差。角度測量范圍和角度分辨率決定了激光雷達得到的數(shù)據(jù)量；掃描周期是對定位算法實時性的評價標準；系統(tǒng)誤差對整個定位過程的精度有很大影響。