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激光雷達性能測試

描述：

激光雷達的性能指標

激光雷達的主要性能參數有激光的波長、探測距離、FOV(垂直+水平)、測距精度、角分辨率、出點數、線束、安全等級、輸出參數、IP防護等級、功率、供電電壓、激光發射方式(機械/固態)、使用壽命等。激光雷達的優勢非常明顯，其探測的范圍更廣，且精度更高。但是在極端天氣或者煙霧環境下性能大大降低，而且由于其數據采集量大，價格也非常貴。

激光的波長：目前市場上三維成像激光雷達最常用的波長是905nm和1550 nm。1550nm波長LiDAR傳感器可以以更高的功率運行，以提高探測范圍，同時對于雨霧的穿透力更強。905nm的主要優點是硅在該波長處吸收光子，而硅基光電探測器通常比探測1550 nm光所需的銦鎵砷(InGaAs)近紅外探測器便宜。

安全等級：激光雷達的安全等級是否滿足Class 1，需要考慮特定波長的激光產品在完全工作時間內的激光輸出功率，即激光輻射的安全性是波長、輸出功率，和激光輻射時間的綜合作用的結果。

探測距離：激光雷達的測距與目標的反射率相關。目標的反射率越高則測量的距離越遠，目標的反射率越低則測量的距離越近。因此在查看激光雷達的探測距離時要知道該測量距離是目標反射率為多少時的探測距離。

FOV：激光雷達的視場角有水平視場角和垂直視場角。如果是機械旋轉激光雷達，則其水平視場角為360度。

角分辨率：一個是垂直分辨率，另一個是水平分辨率。水平方向上做到高分辨率其實不難，因為水平方向上是由電機帶動的，所以水平分辨率可以做得很高。一般可以做到0.01度級別。垂直分辨率是與發射器幾何大小相關，也與其排布有關系，就是相鄰兩個發射器間隔做得越小，垂直分辨率也就會越小。垂直分辨率為0.1~1度的級別。

出點數：每秒激光雷達發射的激光點數。激光雷達的點數一般從幾萬點至幾十萬點每秒左右。

線束：多線激光雷達，就是通過多個激光發射器在垂直方向上的分布，通過電機的旋轉形成多條線束的掃描。多少線的激光雷達合適，主要是說多少線的激光雷達掃出來的物體能夠適合算法的需求。理論上講，當然是線束越多、越密，對環境描述就更加充分，這樣還可以降低算法的要求。常見的激光雷達的線束有：16線、32線、64線等。

輸出參數：障礙物的位置(三維)、速度(三維)、方向？、時間戳(某些激光雷達有)、反射率

使用壽命：機械旋轉的激光雷達的使用壽命一般在幾千小時；固態激光雷達的使用壽命可高達10萬小時。

激光發射方式：傳統的采用機械旋轉的結構，機械旋轉容易導致磨損使得激光雷達的使用壽命有限。固態激光雷達主要由三類-Flash 、MEMS、相控陣。Flash 激光雷達只要有光源，就能用脈沖一次覆蓋整個視場。隨后再用飛行時間（ToF）方法接收相關數據并繪制出激光雷達周圍的目標。MEMS激光雷達其結構相當簡單，只要一束激光和一塊反光鏡。具體來說，激光射向這塊類似陀螺一樣旋轉的反光鏡就行，反光鏡通過轉動，可以實現對激光方向的控制。相控陣激光雷達利用獨立天線同步形成的微陣列，相控陣可以向任何方向發送無線電波，完全省略了“旋轉”這一步驟，只需控制每個天線發送信號間的時機或陣列，就能控制信號射向特定位置。