Lidar
關(guān)注創(chuàng)建者：智車科技 創(chuàng)建時(shí)間：2021-02-24
Lidar的實(shí)例教程
aiSim中的LiDAR是一種基于光線追蹤的傳感器，能夠模擬真實(shí)LiDAR發(fā)射的激光束，將會(huì)生成LAS v1.4標(biāo)準(zhǔn)格式的3D點(diǎn)云，包含了方位角、俯仰角和距離等。
aiSim能夠模擬LiDAR單態(tài)（Monostatic）和同軸（Coaxial）配置。在aiSim中，LiDAR仿真是將模型建為在某個(gè)方向上發(fā)射單束光線的點(diǎn)光源，因此，單束光線承載了激光的全部功率。
一、與不同形式降水的相互作用
LiDAR傳感器與不同形式的降水有相互作用：
1、雨天
aiSim的LiDAR模型不會(huì)將雨滴視為影響激光反射的幾何形狀，而是基于強(qiáng)度和3D坐標(biāo)，添加噪聲，從而模擬降雨對(duì)于ADAS中LiDAR性能的衰減。
圖1：雨天aiSim5激光雷達(dá)點(diǎn)云（2L）
圖2：晴天aiSim5激光雷達(dá)點(diǎn)云（2L）
對(duì)于雨天的衰減，主要使用公式：
e^(-2·R·γ)
其中R是接收器到物體的距離；γ為大氣消光系數(shù)，晴天則為0。
2、霧天
aiSim在仿真中設(shè)定“濃霧”中水滴半徑為5μm，可調(diào)整空氣中水滴的數(shù)量來控制霧氣的大小，同樣采用了與雨天相同的衰減公式。
3、雪天
aiSim仿真的激光光束一旦擊中雪花時(shí)，aiSim AIR引擎就會(huì)計(jì)算返回光束的強(qiáng)度。考慮雪花表面的不規(guī)則性，其將會(huì)被視為白色漫反射模型，將會(huì)導(dǎo)致光束在多個(gè)方向上散射，從而影響返回信號(hào)的強(qiáng)度和質(zhì)量。
圖3：雪天aiSim5激光雷達(dá)點(diǎn)云（2L）
圖2：晴天aiSim5激光雷達(dá)點(diǎn)云（2L）
二、與不同材料的相互作用
aiSim的基于物理的LiDAR模型還會(huì)和不同的材料具有相互作用，與Filament相似，能夠提供高度真實(shí)和準(zhǔn)確的光線與材質(zhì)交互模擬結(jié)果。
展開 機(jī)載LiDAR技術(shù)在緩傾地層滑坡
及其拉裂槽識(shí)別中的應(yīng)用
賀鵬,1,2, 顏瑜嚴(yán)3, 文艷3, 馬志剛3, 焦其松4, 郭兆成,2, 莫悠2
1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083
2．中國(guó)自然資源航空物探遙感中心,北京 100083
3．四川省國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)與地質(zhì)災(zāi)害防治研究院,成都 610081
4．國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院,北京 100085
摘 要：
緩傾地層滑坡是我國(guó)西南地區(qū)常見的一種特殊災(zāi)害類型,拉裂槽為其典型識(shí)別標(biāo)志。由于災(zāi)害源區(qū)植被茂密、地形復(fù)雜,常規(guī)地面調(diào)查或遙感手段均存在局限性,較難高效、有效地對(duì)其進(jìn)行識(shí)別提取。作為新興遙感技術(shù)之一的機(jī)載激光雷達(dá)(light detection and ranging, LiDAR)技術(shù)及其數(shù)據(jù)可視化分析方法為緩傾地層滑坡的準(zhǔn)確識(shí)別提供了新的解決方案。利用無人機(jī)搭載長(zhǎng)測(cè)程LiDAR可獲取高分辨率數(shù)字高程模型,結(jié)合空天視域因子、系列山體陰影圖和三維形態(tài)模擬等多種可視化方法,可實(shí)現(xiàn)緩傾地層滑坡及其拉裂槽的有效識(shí)別。文章以四川省北部通江縣春在鎮(zhèn)周邊作為研究區(qū),選取糯鼓寨村南部新識(shí)別滑坡隱患作為典型案例,利用綜合遙感識(shí)別方法,實(shí)現(xiàn)基于機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)的滑坡隱患識(shí)別標(biāo)志構(gòu)建、邊界準(zhǔn)確判識(shí)、拉裂槽位置識(shí)別及信息提取,結(jié)合野外核查驗(yàn)證結(jié)果,從定性和定量2個(gè)方面驗(yàn)證機(jī)載LiDAR技術(shù)對(duì)高植被區(qū)緩傾地層滑坡及其拉裂槽識(shí)別應(yīng)用的有效性。
展開 三、重建工作流：從采集到仿真部署
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建方案遵循高度自動(dòng)化流程：
流程圖
（1）數(shù)據(jù)采集： 使用DATALynx ATX4記錄圖像、LiDAR點(diǎn)云和自車位姿；推薦配置包括Hesai Pandar64、環(huán)視非魚眼攝像頭和NovAtel高精度組合導(dǎo)航系統(tǒng)。
（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為康謀格式，統(tǒng)一處理點(diǎn)云、圖像和標(biāo)定信息。
（3）自動(dòng)標(biāo)注： 利用aiData工具鏈去除動(dòng)態(tài)目標(biāo)、生成GT數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)非因果式追蹤。
環(huán)視系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)注
（4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練： 使用NeRF/3DGS算法生成高精度三維場(chǎng)景。
（5）仿真部署與增強(qiáng)： 在aiSim仿真平臺(tái)中集成重建場(chǎng)景，配置不同環(huán)境（暴雨、夜晚、雪天）、多模態(tài)傳感器（攝像頭、LiDAR、毫米波雷達(dá)等）與虛擬交通流。
雨天場(chǎng)景
四、仿真世界，無需困于“假”
在自動(dòng)駕駛技術(shù)快速發(fā)展的今天，數(shù)字孿生已從簡(jiǎn)單的場(chǎng)景復(fù)制，進(jìn)化為具備真實(shí)物理特性的虛擬世界。我們和眾多同行們正在見證一場(chǎng)仿真技術(shù)的革命：
（1）通過激光雷達(dá)的精準(zhǔn)測(cè)繪確保厘米級(jí)精度
（2）借助3DGS/NeRF實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的智能重建
（3）融合傳統(tǒng)與創(chuàng)新的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
康謀致力于將傳統(tǒng)構(gòu)建流程與前沿神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建技術(shù)相融合，用速度、真實(shí)與自動(dòng)化重塑自動(dòng)駕駛仿真測(cè)試的范式。
展開 引文格式: 張小青.機(jī)載LiDAR與傾斜攝影測(cè)量在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用[J].北京測(cè)繪,2022,36(10):1327-1331.
基金項(xiàng)目：福建省教育廳課題(JAT210750);三明引導(dǎo)性課題(2021-S-71)
作者簡(jiǎn)介：張小青(1980—),女,江西東鄉(xiāng)人,碩士,講師,高級(jí)工程師,研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)應(yīng)用
文章來源：測(cè)繪學(xué)術(shù)資訊
機(jī)載LiDAR是近年來興起的獲取高精度地理信息數(shù)據(jù)的重要手段，具有成果精度高、數(shù)據(jù)生成快、植被穿透強(qiáng)等特點(diǎn)，日益受到作業(yè)單位的青睞。
2022年7月份，千尋位置數(shù)字網(wǎng)格合作伙伴攜千巡翼Q30復(fù)合翼無人機(jī)、QX-1845R機(jī)載LiDAR赴山東泰安某流域進(jìn)行高精度地形數(shù)據(jù)獲取，僅飛行一架次約46分鐘便獲取了6km2高精度點(diǎn)云和正射影像數(shù)據(jù)！
測(cè)區(qū)概況
項(xiàng)目地點(diǎn)位于山東省泰安市，地處平原，現(xiàn)場(chǎng)無高落差山峰及建筑物。測(cè)區(qū)為長(zhǎng)度10公里的帶狀河流，河道最寬處近400米，兩岸村莊房屋較多，植被茂密，測(cè)區(qū)范圍見下圖：
測(cè)區(qū)概況
成果要求
提交成果：真彩色點(diǎn)云、正射影像圖
坐標(biāo)系：CGCS2000，1985高程
精度要求：點(diǎn)云精度平面與高程中誤差優(yōu)于10cm；正射影像圖平面中誤差優(yōu)于10cm
項(xiàng)目工期：2天
其他要求：點(diǎn)云地面點(diǎn)密度優(yōu)于8pt/m2，正射影像圖地面采樣距離優(yōu)于8cm。
設(shè)備選擇
考慮到該項(xiàng)目時(shí)間緊，任務(wù)重，普通旋翼無人機(jī)掛載入門級(jí)激光雷達(dá)需要作業(yè)2~3天，同時(shí)由于穿透性差，難以滿足點(diǎn)云地面點(diǎn)數(shù)要求。
展開 
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Lumerical FDTD 窗口會(huì)自動(dòng)建立鏈接，隨后 3D Layout 將如下圖所示：
如果進(jìn)行光線追跡，我們可以在探測(cè)器中看到如下所示的結(jié)果：
此外，在附件文件中，用戶還可以找到更多應(yīng)用示例，包括 AR 波導(dǎo)、Flash LiDAR 以及曲面上的光柵。
五維智能感知——下一代光學(xué)的百年演進(jìn)1個(gè)月前
索尼在SPAD領(lǐng)域建立了顯著優(yōu)勢(shì)，其三層堆疊方案已用于蘋果LiDAR模組。意法半導(dǎo)體的FlightSense? dToF模塊累計(jì)出貨超過1.4億顆。FMCW采用連續(xù)波式方案，通過測(cè)量反射光與參考光的拍頻來同時(shí)獲取距離和瞬時(shí)速度，具有抗干擾能力強(qiáng)、可直接測(cè)速等優(yōu)勢(shì)。Aeva是FMCW激光雷達(dá)的代表企業(yè)，其芯片級(jí)FMCW方案已與多家車企合作。蘋果在FMCW方向亦有專利布局。
強(qiáng)度 ≠ 材質(zhì)反射率
目前康謀工具鏈將 LiDAR 掃描強(qiáng)度編碼為 Gaussian 的一個(gè)維度特征，為 LiDAR 仿真提供支持，但該強(qiáng)度特征是靜態(tài)、視角無關(guān)的標(biāo)量，無法準(zhǔn)確反映真實(shí) LiDAR 傳感器固有的方向依賴性。
依托aiSim多樣化的天氣與傳感器配置，可開展多種功能測(cè)試：
感知算法驗(yàn)證：配合Camera、LiDAR、Radar等傳感器，開啟感知真值輸出，檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)檢測(cè)、圖像分割、點(diǎn)云識(shí)別等算法的性能。
動(dòng)力學(xué)與控制驗(yàn)證：設(shè)定自車以不同速度、加速度通過坑洼路面、障礙物等區(qū)域，結(jié)合車輛動(dòng)力學(xué)模型輸出的IMU數(shù)據(jù)與狀態(tài)真值，評(píng)估底盤控制與軌跡規(guī)劃算法的表現(xiàn)。
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（1）必選配置：含環(huán)視多相機(jī)、主 LiDAR、360° 毫米波雷達(dá)及雙天線 GNSS + 底盤 IMU，滿足基礎(chǔ)感知與定位；
（2）強(qiáng)化配置：增設(shè)盲區(qū)近場(chǎng) LiDAR、4D 毫米波雷達(dá)，提升融合能力與抗干擾性；
（3）可選配置：在駕駛室增設(shè)第二 IMU，實(shí)現(xiàn)艙上傳感器運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償與標(biāo)定保持。
新能源與汽車產(chǎn)業(yè)： 用于激光雷達(dá)（LiDAR）內(nèi)部光路管理、新能源汽車的傳感器及智能座艙顯示組件，提升自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的感知精度。
藝術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)： 為奢侈品、高端藝術(shù)品及概念產(chǎn)品提供獨(dú)特的“極致黑”表面處理，創(chuàng)造震撼的視覺與美學(xué)體驗(yàn)。
研發(fā)實(shí)力與愿景
上海黑翊材料科技有限公司匯聚了來自材料科學(xué)、光學(xué)工程、化學(xué)工藝等領(lǐng)域的頂尖研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并與多家知名高校及科研院所建立了深度合作關(guān)系。
多源傳感器高帶寬、低延時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力
客戶數(shù)采車配置復(fù)雜，傳感器規(guī)模遠(yuǎn)超常規(guī)教學(xué)平臺(tái)，包括：
（1）相機(jī)：2 × 8MP + 6 × 2MP
（2）LiDAR：2 × 128線
（3）Radar：5套
（4）定位與狀態(tài)：GNSS RTK / IMU / USS
在實(shí)際道路采集中，如何實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)質(zhì)量、避免事后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不可用，是首要難題。
算力支撐上，采用多 GPU 并行架構(gòu)與多節(jié)點(diǎn)部署模式，可穩(wěn)定支撐 12 Camera+9 Radar+1 LiDAR 及以上高密度傳感器配置仿真，滿足多源感知融合測(cè)試需求，讓復(fù)雜場(chǎng)景并行測(cè)試效率提升 50% 以上。
Lumerical光子集成電路光電元件設(shè)計(jì)4個(gè)月前
PIC 將微電子領(lǐng)域常見的半導(dǎo)體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測(cè)相結(jié)合，通過將帶寬與計(jì)算核心之間的距離拉近，改變了數(shù)據(jù)中心的通信方式，并加速了自動(dòng)駕駛領(lǐng)域 LiDAR 和未來信息處理領(lǐng)域量子計(jì)算等新興應(yīng)用的發(fā)展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號(hào)，并將光轉(zhuǎn)換回電信號(hào)來恢復(fù)信息的器件實(shí)現(xiàn)的。在 PIC 中，電光調(diào)制器和光電探測(cè)器是實(shí)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)換的基本光電元件。
此外，在夜視成像、激光雷達(dá)（LiDAR）和安防監(jiān)控等領(lǐng)域，近紅外PeLED也具有重要應(yīng)用價(jià)值，其高亮度和低功耗特性可顯著提升設(shè)備性能。
結(jié)論：邁向高效近紅外光電子時(shí)代
本研究通過FDTD仿真指導(dǎo)的層厚度優(yōu)化與活性層吸收調(diào)控策略，成功將近紅外PeLED的光提取效率提升至42.89%，為PeLED的性能提升提供了一條簡(jiǎn)單有效的技術(shù)路徑。
