TOF激光雷达测距原理

如今，激光雷達(dá)已廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、無(wú)人駕駛等多個(gè)領(lǐng)域，作為機(jī)器感知最重要的傳感器，激光雷達(dá)發(fā)揮了巨大作用，根據(jù)技術(shù)原理的不同，激光雷達(dá)主要可分為三角測(cè)距激光雷達(dá)與TOF激光雷達(dá)，目前在國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)主要以三角測(cè)距激光雷達(dá)為主，基于TOF原理的激光雷達(dá)也逐漸迎來(lái)蓬勃發(fā)展。今天我們就先來(lái)聊聊TOF激光雷達(dá)。

以現(xiàn)下較熱的TOF激光雷達(dá)RPLIDAR S1為例，RPLIDAR S1包括了激光測(cè)距核心以及使激光測(cè)距核心高速旋轉(zhuǎn)的供電與機(jī)械部分。正常工作時(shí)，測(cè)距核心將開(kāi)始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)掃描。用戶可以通過(guò) RPLIDAR的掃描測(cè)距數(shù)據(jù)，以及對(duì)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制。

TOF激光雷達(dá)RPLIDAR S1 系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

同時(shí)，RPLIDAR S1還自帶轉(zhuǎn)速檢測(cè)與自適應(yīng)系統(tǒng)，掃描時(shí)角分辨率會(huì)自動(dòng)隨著實(shí)際旋轉(zhuǎn)頻率做出調(diào)整。無(wú)需使用者為其提供復(fù)雜的供電系統(tǒng)。

其主要工作原理是基于激光飛行時(shí)間測(cè)距技術(shù)，再配合思嵐科技研發(fā)的高速激光采集處理機(jī)構(gòu)，能進(jìn)行每秒9200次的測(cè)距動(dòng)作，在測(cè)距過(guò)程中，RPLIDAR S1將發(fā)射經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外激光信號(hào)，該激光信號(hào)在照射到目標(biāo)物體后產(chǎn)生的反光將被 RPLIDAR S1 的激光采集系統(tǒng)接收，然后經(jīng)過(guò)嵌入在 RPLIDAR S1 內(nèi)部的DSP處理器實(shí)時(shí)解算，被照射到的目標(biāo)物體與 RPLIDAR S1 的距離值以及當(dāng)前的角度信息將從通訊接口中輸出。

TOF激光雷達(dá)RPLIDAR S1的工作原理示意圖

在電機(jī)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，激光雷達(dá)的測(cè)距核心將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)h(huán)境的 360 度全方位掃描測(cè)距檢測(cè)。

TOF激光雷達(dá)掃描所得環(huán)境示意圖

基于TOF原理的RPLIDAR S1激光雷達(dá)，目前可實(shí)現(xiàn)40米的測(cè)距距離，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)目前體積最小的激光雷達(dá)，即使在遠(yuǎn)距離物體條件下，這款TOF激光雷達(dá)也能保證測(cè)量的精度不發(fā)生改變，同時(shí)在室外及更大場(chǎng)景中，其性能依舊穩(wěn)定。