激光雷達(dá)系統(tǒng)仿真的案例
經(jīng)緯恒潤(rùn)激光雷達(dá)集成系統(tǒng)全面提升激光雷達(dá)的使用體驗(yàn)
汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)通常可分為感知層、決策層、執(zhí)行層，以激光雷達(dá)、攝像頭為代表的傳感器是自動(dòng)駕駛感知層不可或缺的組成部分，但在傳感器整車集成方面，主機(jī)廠卻面臨著幾大痛點(diǎn)：
· 固定且外凸的激光雷達(dá)會(huì)給造型的美觀程度以及整車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)
· 復(fù)雜惡劣天氣環(huán)境下，激光雷達(dá)鏡面容易因受干擾而無(wú)法在最佳狀態(tài)下運(yùn)行
· 激光雷達(dá)做為高單價(jià)傳感器存在較大的被盜風(fēng)險(xiǎn)
經(jīng)緯恒潤(rùn)自主研發(fā)的激光雷達(dá)集成系統(tǒng)可以為傳感器集成提供智能化的解決方案，是自動(dòng)駕駛技術(shù)的重要組成部分。經(jīng)緯恒潤(rùn)激光雷達(dá)集成系統(tǒng)包含激光雷達(dá)收納機(jī)構(gòu)和激光雷達(dá)清洗系統(tǒng)，整套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)自動(dòng)隱藏、展開(kāi)，同時(shí)具備鏡面自動(dòng)清洗功能。采用該套系統(tǒng)，可以：
· 提升車輛的整體造型美觀度
· 提升整車空氣動(dòng)力學(xué)性能
· 滿足激光雷達(dá)全天候的使用場(chǎng)景要求
· 非工作狀態(tài)下有效保護(hù)傳感器
激光雷達(dá)集成系統(tǒng)
經(jīng)緯恒潤(rùn)激光雷達(dá)集成系統(tǒng)目前已配套路特斯旗下的多款車型，其中Eletre已開(kāi)啟預(yù)售，將于今年下半年在武漢智能工廠實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，首批車型預(yù)計(jì)2023年開(kāi)始交付。
路特斯Eletre
經(jīng)緯恒潤(rùn)智能駕駛產(chǎn)品線涵蓋環(huán)境感知系統(tǒng)、決策規(guī)劃系統(tǒng)和控制執(zhí)行系統(tǒng)，具備向上集成完整智能駕駛方案的軟硬件產(chǎn)品基礎(chǔ)，是目前國(guó)內(nèi)少數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)覆蓋智能駕駛電子產(chǎn)品、研發(fā)服務(wù)及解決方案、高級(jí)別智能駕駛整體解決方案，能夠提供智能駕駛?cè)珬Ｊ浇鉀Q方案的供應(yīng)商。未來(lái)，經(jīng)緯恒潤(rùn)將緊跟汽車行業(yè)發(fā)展大勢(shì)，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，努力為國(guó)內(nèi)外客戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，為汽車行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量！
展開(kāi) 無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)測(cè)繪系統(tǒng)應(yīng)用
無(wú)人機(jī)LiDAR激光探測(cè)與測(cè)量
LiDAR激光探測(cè)與測(cè)量，也就是激光雷達(dá)。是一種遙感技術(shù)，它使用快速激光脈沖來(lái)繪制地球表面的地圖。LiDAR 在用于創(chuàng)建用于各種業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的高分辨率數(shù)字表面、地形和高程模型時(shí)非常有用。
在過(guò)去的十年中，無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)環(huán)境測(cè)繪的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，而無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)使得無(wú)人機(jī)在測(cè)繪監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的市場(chǎng)更為廣闊。
LiDAR 系統(tǒng)，可以收集和映射對(duì)象的詳細(xì)信息和精確的 3D 模型：例如，植物、樹(shù)木、建筑物、堤防等基礎(chǔ)設(shè)施和地表。
光探測(cè)和測(cè)距 (LiDAR) 的工作原理是將激光脈沖快速連續(xù)地發(fā)送到一系列準(zhǔn)確定義的方向。測(cè)量每個(gè)激光脈沖從目標(biāo)反射并返回到 LiDAR 掃描儀所需的傳播時(shí)間，可以重建掃描儀周圍表面的距離和方向。將 LiDAR 掃描儀連接到像無(wú)人機(jī)這樣的移動(dòng)平臺(tái)上，可以在無(wú)人機(jī)平臺(tái)向前移動(dòng)時(shí)對(duì)更大的表面積進(jìn)行 3D 映射。
激光雷(LiDAR)搭載無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域
1.事故現(xiàn)場(chǎng)
LiDAR 是一種主動(dòng)系統(tǒng)，它使用紫外光、近紅外光對(duì)不需要外部光的物體進(jìn)行成像以進(jìn)行有效映射。例如，在夜間監(jiān)測(cè)洲際堆積時(shí)，可以輕松部署配備 LiDAR 無(wú)人機(jī)，單次通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)。
作為基于無(wú)人機(jī)的解決方案，可以即時(shí)返回具有可見(jiàn)細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確信息，然后可以作為證據(jù)在法庭上接受。在地面，清障人員和環(huán)衛(wèi)人員可以快速開(kāi)始清理過(guò)程，通過(guò)解放通勤者和減少事故人員的開(kāi)支，節(jié)省數(shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)美元。
2. 農(nóng)林調(diào)查
森林規(guī)模龐大，管理這些廣闊的地區(qū)可能會(huì)讓人不知所措。評(píng)估森林清單的傳統(tǒng)方法既耗時(shí)又低效——有時(shí)僅僅是大面積的粗略估計(jì)。
展開(kāi) [Optiwave] OptiSystem應(yīng)用：激光雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
簡(jiǎn)介：激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)(LIDAR)
以下四個(gè)示例設(shè)計(jì)演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)（LIDAR），具體如下：
□ 激光脈沖飛行時(shí)間測(cè)量
□ 相移測(cè)距
□ 調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）直接檢測(cè)測(cè)距和調(diào)頻連續(xù)波相干測(cè)距
圖1.使用直接檢測(cè)的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測(cè)距(飛行時(shí)間)
1）原理簡(jiǎn)介
使用激光脈沖，飛行時(shí)間測(cè)距法測(cè)量發(fā)射脈沖從發(fā)射裝置行進(jìn)到目標(biāo)并返回接收器所花費(fèi)的時(shí)間。 然后計(jì)算距離[1]
c是光速。
接收信號(hào)功率是根據(jù)擴(kuò)展目標(biāo)模型確定的，計(jì)算如下[2]
其中 Pt 是傳輸光功率，D 是接收器孔徑， ρ 目標(biāo)反射率， ?atm 是大氣損耗系數(shù)，?opt 是光傳輸系統(tǒng)損耗因子，R 是目標(biāo)范圍。
為了可靠地確定到達(dá)脈沖的出發(fā)時(shí)間，使用恒比定時(shí)測(cè)量[3]方法（用Cpp組件實(shí)現(xiàn)）。
圖2.測(cè)距儀（TofF）布局
2）應(yīng)用案例
□ 下面的示例中，一個(gè)高斯脈沖(峰值脈沖時(shí)間= 1 us) 傳輸過(guò)后從虛擬目標(biāo)反射(由自由空間信道模型 (擴(kuò)展目標(biāo))定義) ) 。經(jīng)過(guò)衰減和延遲后，通過(guò)Cpp組件恒比定時(shí)測(cè)量法檢測(cè)和后處理接收到的信號(hào)。
□ 接收到的脈沖是在抽樣時(shí)間6.02e-06秒觸發(fā)的，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該范圍為751.27 m（與全局參數(shù)范圍設(shè)置為750 m相比較）。 通過(guò)改變輸入?yún)?shù)CFTDelay，CFTFraction，CFTNoiseThreshold可以修改恒比鑒別器的靈敏度。
圖3.激光測(cè)距系統(tǒng)
2.測(cè)距(相移)
測(cè)量對(duì)象/目標(biāo)的距離的另一種方法是使用相移測(cè)距儀。
展開(kāi) OptiSystem 應(yīng)用:激光雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
簡(jiǎn)介：激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)(LIDAR)
以下四個(gè)示例設(shè)計(jì)演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)（LIDAR），具體如下：
?激光脈沖飛行時(shí)間測(cè)量
?相移測(cè)距
?調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）直接檢測(cè)測(cè)距和調(diào)頻連續(xù)波相干測(cè)距
圖1使用直接檢測(cè)的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測(cè)距(飛行時(shí)間)
1)原理簡(jiǎn)介
?使用激光脈沖，飛行時(shí)間測(cè)距法測(cè)量發(fā)射脈沖從發(fā)射裝置行進(jìn)到目標(biāo)并返回接收器所花費(fèi)的時(shí)間。 然后計(jì)算距離[1]
c是光速。
?接收信號(hào)功率是根據(jù)擴(kuò)展目標(biāo)模型確定的，計(jì)算如下[2]
其中Pt是傳輸光功率，D是接收器孔徑，ρ目標(biāo)反射率，tatm是大氣損耗系數(shù)，topt是光傳輸系統(tǒng)損耗因子，R是目標(biāo)范圍。
?為了可靠地確定到達(dá)脈沖的出發(fā)時(shí)間，使用恒比定時(shí)測(cè)量[3]方法（用Cpp組件實(shí)現(xiàn)）。
圖2測(cè)距儀（TofF）布局
2)應(yīng)用案例
?下面的示例中，一個(gè)高斯脈沖(峰值脈沖時(shí)間= 1 us) 傳輸過(guò)后從虛擬目標(biāo)反射(由自由空間信道模型 (擴(kuò)展目標(biāo))定義)) 。經(jīng)過(guò)衰減和延遲后，通過(guò)Cpp組件恒比定時(shí)測(cè)量法檢測(cè)和后處理接收到的信號(hào)。
?接收到的脈沖是在抽樣時(shí)間6.02e-06秒觸發(fā)的，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該范圍為751.27 m（與全局參數(shù)范圍設(shè)置為750 m相比較）。 通過(guò)改變輸入?yún)?shù)CFTDelay，CFTFraction，CFTNoiseThreshold可以修改恒比鑒別器的靈敏度。
圖3激光測(cè)距系統(tǒng)
2.測(cè)距(相移)
?測(cè)量對(duì)象/目標(biāo)的距離的另一種方法是使用相移測(cè)距儀。 利用該方法，光源以特定頻率Rf被調(diào)制并且朝向目標(biāo)傳送。 然后用PIN光電二極管跟隨外差接收器檢測(cè)反射信號(hào)。
展開(kāi) 
OptiSystem應(yīng)用：激光雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
簡(jiǎn)介：激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)(LIDAR)
以下四個(gè)示例設(shè)計(jì)演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)（LIDAR），具體如下：
激光脈沖飛行時(shí)間測(cè)量
相移測(cè)距
調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）直接檢測(cè)測(cè)距和調(diào)頻連續(xù)波相干測(cè)距
圖1.使用直接檢測(cè)的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測(cè)距(飛行時(shí)間)
原理簡(jiǎn)介
使用激光脈沖，飛行時(shí)間測(cè)距法測(cè)量發(fā)射脈沖從發(fā)射裝置行進(jìn)到目標(biāo)并返回接收器所花費(fèi)的時(shí)間。 然后計(jì)算距離[1]
c是光速。
接收信號(hào)功率是根據(jù)擴(kuò)展目標(biāo)模型確定的，計(jì)算如下[2]
其中 Pt 是傳輸光功率，D 是接收器孔徑， ρ 目標(biāo)反射率， 是大氣損耗系數(shù)，是光傳輸系統(tǒng)損耗因子，R 是目標(biāo)范圍。
為了可靠地確定到達(dá)脈沖的出發(fā)時(shí)間，使用恒比定時(shí)測(cè)量[3]方法（用Cpp組件實(shí)現(xiàn)）。
圖2.測(cè)距儀（TofF）布局
應(yīng)用案例
下面的示例中，一個(gè)高斯脈沖(峰值脈沖時(shí)間= 1 us) 傳輸過(guò)后從虛擬目標(biāo)反射(由自由空間信道模型 (擴(kuò)展目標(biāo))定義) ) 。經(jīng)過(guò)衰減和延遲后，通過(guò)Cpp組件恒比定時(shí)測(cè)量法檢測(cè)和后處理接收到的信號(hào)。
接收到的脈沖是在抽樣時(shí)間6.02e-06秒觸發(fā)的，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該范圍為751.27 m（與全局參數(shù)范圍設(shè)置為750 m相比較）。 通過(guò)改變輸入?yún)?shù)CFTDelay，CFTFraction，CFTNoiseThreshold可以修改恒比鑒別器的靈敏度。
圖3.激光測(cè)距系統(tǒng)
2.測(cè)距(相移)
測(cè)量對(duì)象/目標(biāo)的距離的另一種方法是使用相移測(cè)距儀。 利用該方法，光源以特定頻率Rf被調(diào)制并且朝向目標(biāo)傳送。 然后用PIN光電二極管跟隨外差接收器檢測(cè)反射信號(hào)。
展開(kāi) OptiSystem應(yīng)用：激光雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
簡(jiǎn)介：激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)(LIDAR)
以下四個(gè)示例設(shè)計(jì)演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)（LIDAR），具體如下：
激光脈沖飛行時(shí)間測(cè)量
相移測(cè)距
調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）直接檢測(cè)測(cè)距和調(diào)頻連續(xù)波相干測(cè)距
圖1.使用直接檢測(cè)的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測(cè)距(飛行時(shí)間)
原理簡(jiǎn)介
使用激光脈沖，飛行時(shí)間測(cè)距法測(cè)量發(fā)射脈沖從發(fā)射裝置行進(jìn)到目標(biāo)并返回接收器所花費(fèi)的時(shí)間。 然后計(jì)算距離[1]
c是光速。
接收信號(hào)功率是根據(jù)擴(kuò)展目標(biāo)模型確定的，計(jì)算如下[2]
其中 Pt 是傳輸光功率，D 是接收器孔徑， ρ 目標(biāo)反射率， 是大氣損耗系數(shù)，是光傳輸系統(tǒng)損耗因子，R 是目標(biāo)范圍。
為了可靠地確定到達(dá)脈沖的出發(fā)時(shí)間，使用恒比定時(shí)測(cè)量[3]方法（用Cpp組件實(shí)現(xiàn)）。
圖2.測(cè)距儀（TofF）布局
應(yīng)用案例
下面的示例中，一個(gè)高斯脈沖(峰值脈沖時(shí)間= 1 us) 傳輸過(guò)后從虛擬目標(biāo)反射(由自由空間信道模型 (擴(kuò)展目標(biāo))定義) ) 。經(jīng)過(guò)衰減和延遲后，通過(guò)Cpp組件恒比定時(shí)測(cè)量法檢測(cè)和后處理接收到的信號(hào)。
接收到的脈沖是在抽樣時(shí)間6.02e-06秒觸發(fā)的，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)該范圍為751.27 m（與全局參數(shù)范圍設(shè)置為750 m相比較）。 通過(guò)改變輸入?yún)?shù)CFTDelay，CFTFraction，CFTNoiseThreshold可以修改恒比鑒別器的靈敏度。
圖3.激光測(cè)距系統(tǒng)
2.測(cè)距(相移)
測(cè)量對(duì)象/目標(biāo)的距離的另一種方法是使用相移測(cè)距儀。 利用該方法，光源以特定頻率Rf被調(diào)制并且朝向目標(biāo)傳送。 然后用PIN光電二極管跟隨外差接收器檢測(cè)反射信號(hào)。
展開(kāi) 立體視覺(jué)+慣導(dǎo)+激光雷達(dá)SLAM系統(tǒng)
摘要
本文提出的立體視覺(jué)+慣導(dǎo)+激光雷達(dá)的SLAM系統(tǒng)，在比如隧道一些復(fù)雜場(chǎng)景下能夠?qū)崿F(xiàn)良好性能。VIL-SLAM通過(guò)將緊密耦合的立體視覺(jué)慣性里程計(jì)（VIO）與激光雷達(dá)建圖和激光雷達(dá)增強(qiáng)視覺(jué)環(huán)路閉合相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。該系統(tǒng)實(shí)時(shí)生成環(huán)閉合校正的6自由度激光雷達(dá)姿態(tài)和接近實(shí)時(shí)的1cm體素稠密點(diǎn)云。與最先進(jìn)的激光雷達(dá)方法相比，VIL-SLAM顯示了更高的精確度和魯棒性。
（a）傳感器設(shè)備（b）構(gòu)建室外場(chǎng)景模型
主要內(nèi)容
VIL-SLAM系統(tǒng)圖。傳感器為灰色，模塊為綠色。箭頭指示消息在系統(tǒng)中的流動(dòng)方式。深色粗箭頭表示系統(tǒng)實(shí)時(shí)輸出，淺色粗箭頭表示近實(shí)時(shí)后處理生成的輸出。
系統(tǒng)有四個(gè)模塊，如圖2所示。視覺(jué)前端從立體攝像機(jī)獲取立體圖像。它執(zhí)行幀到幀的跟蹤和立體幀匹配，并輸出立體匹配結(jié)果作為視覺(jué)測(cè)量。立體VIO采用立體匹配和IMU測(cè)量，在位姿圖上執(zhí)行IMU預(yù)積分和平滑緊耦合結(jié)果。該模塊根據(jù)IMU和攝像機(jī)輸出VIO姿態(tài)。LiDAR建圖模塊使用VIO的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，并執(zhí)行LiDAR點(diǎn)去噪和掃描以進(jìn)行地圖配準(zhǔn)。回環(huán)閉合模塊進(jìn)行視覺(jué)環(huán)路檢測(cè)和初始環(huán)路約束估計(jì)，并通過(guò)稀疏點(diǎn)云ICP對(duì)準(zhǔn)進(jìn)一步精細(xì)配準(zhǔn)。對(duì)約束所有LiDAR姿態(tài)的全局姿態(tài)圖進(jìn)行增量式優(yōu)化，得到全局修正軌跡和實(shí)時(shí)LiDAR姿態(tài)修正。它們被送回激光雷達(dá)建圖模塊進(jìn)行地圖更新和重新定位。
展開(kāi) Ansys Zemax | 使用 OpticStudio 進(jìn)行閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)建模（中）
在消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，工程師可利用激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)眾多功能，如面部識(shí)別和3D映射等。盡管激光雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛而且截然不同，但是 “閃光激光雷達(dá)” 解決方案通常都適用于在使用固態(tài)光學(xué)元件的目標(biāo)場(chǎng)景中生成可檢測(cè)的點(diǎn)陣列。憑借具有針對(duì)小型封裝結(jié)構(gòu)但可獲取三維空間數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)在智能手機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中日益普及。在這個(gè)系列的文章中，我們將探討如何使用 Ansys Zemax OpticStudio 對(duì)此類系統(tǒng)進(jìn)行建模，包括從序列初始設(shè)計(jì)到集成機(jī)械外殼的整個(gè)流程。
該文章為閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)建模系列文章的第二篇。（點(diǎn)擊查看第一篇）
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簡(jiǎn)介
激光雷達(dá)系統(tǒng)在工業(yè)界中有著多種場(chǎng)景下的應(yīng)用，對(duì)應(yīng)于不同種類的激光雷達(dá)系統(tǒng)（比如用于掃描元件或確定視野的系統(tǒng)等），本示例將主要探索如何使用衍射光學(xué)元件來(lái)復(fù)制光源陣列在目標(biāo)場(chǎng)景中的投影。成像透鏡系統(tǒng)隨后可觀察到投影的光源陣列，以獲取投射光線的飛行時(shí)間信息，進(jìn)而生成投影點(diǎn)的深度信息。
在本文中，我們將介紹如何將上篇的序列模式起始結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并向非序列模型中添加更多細(xì)節(jié)。我們還將應(yīng)用 ZOS-API 在閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)中生成一些時(shí)間飛行結(jié)果。
初始轉(zhuǎn)換至非序列模式
為了觀察這兩個(gè)模塊結(jié)合成為整個(gè)系統(tǒng)將如何工作，我們可以在每個(gè)系統(tǒng)中使用 “轉(zhuǎn)換至非序列模式組” 工具（可以在 文件選項(xiàng)卡…轉(zhuǎn)換至非序列模式組 中找到）來(lái)生成照明和成像子系統(tǒng)的非序列模型。
展開(kāi) Ansys Zemax | 使用OpticStudio進(jìn)行閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)建模（下）
在消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，工程師可利用激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)眾多功能，如面部識(shí)別和3D映射等。盡管激光雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛而且截然不同，而“閃存激光雷達(dá)”解決方案適用于在使用固態(tài)光學(xué)元件的目標(biāo)場(chǎng)景中生成可檢測(cè)的點(diǎn)陣列。
憑借在針對(duì)小型封裝獲取三維空間數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)在智能手機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中日益普及。
在這個(gè)系列的文章中，我們將探討如何使用OpticStudio對(duì)此類系統(tǒng)進(jìn)行建模，包括從序列起始點(diǎn)到集成機(jī)械外殼的整個(gè)流程。該文章為閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)建模系列文章的最后一篇。（點(diǎn)擊查看上期文章）
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簡(jiǎn)介
激光雷達(dá)系統(tǒng)在工業(yè)界中有著多種場(chǎng)景下的應(yīng)用，對(duì)應(yīng)于不同種類的激光雷達(dá)系統(tǒng)（比如用于掃描元件或確定視野的系統(tǒng)等），本示例將主要探索如何使用衍射光學(xué)元件來(lái)復(fù)制光源陣列在目標(biāo)場(chǎng)景中的投影。成像透鏡系統(tǒng)隨后可觀察到投影的光源陣列，以獲取投射光線的飛行時(shí)間信息，進(jìn)而生成投影點(diǎn)的深度信息。
在第三部分中，我們會(huì)介紹如何使用 Prepare for OpticsBuilder 將光學(xué)模型轉(zhuǎn)換為 .ZBD 文件。通過(guò)轉(zhuǎn)換，我們能夠在 OpticsBuilder 中打開(kāi)光學(xué)模型，并用于受支持的 CAD 平臺(tái)，以生成機(jī)械外殼并執(zhí)行光線追跡驗(yàn)證。
使用Prepare for OpticsBuilder
在前兩篇文章中，我們已經(jīng)在OpticStudio中為閃存激光雷達(dá)系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)完整的端到端模型。
展開(kāi) Ansys Zemax | 使用 OpticStudio 進(jìn)行閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)建模（上）
前言
在消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，工程師可利用激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)眾多功能，如面部識(shí)別和3D映射等。盡管激光雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛而且截然不同，但是 “閃光激光雷達(dá)” 解決方案通常都適用于在使用固態(tài)光學(xué)元件的目標(biāo)場(chǎng)景中生成可檢測(cè)的點(diǎn)陣列。憑借具有針對(duì)小型封裝結(jié)構(gòu)但可獲取三維空間數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì)，固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)在智能手機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品中日益普及。在這個(gè)系列的文章中，我們將探討如何使用OpticStudio對(duì)此類系統(tǒng)進(jìn)行建模，包括從序列初始設(shè)計(jì)到集成機(jī)械外殼的整個(gè)流程。該文章為閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)建模系列文章的第一篇。
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簡(jiǎn)介
激光雷達(dá)系統(tǒng)在工業(yè)界中有著多種場(chǎng)景下的應(yīng)用，對(duì)應(yīng)于不同種類的激光雷達(dá)系統(tǒng)（比如用于掃描元件或確定視野的系統(tǒng)等），本示例將主要探索如何使用衍射光學(xué)元件來(lái)復(fù)制光源陣列在目標(biāo)場(chǎng)景中的投影。成像透鏡系統(tǒng)隨后可觀察到投影的光源陣列，以獲取投射光線的飛行時(shí)間信息，進(jìn)而生成投影點(diǎn)的深度信息。
在這篇文章中，我們將介紹用于閃光激光雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射和接收模塊的序列模式系統(tǒng)背景和特征。在后續(xù)的文章中，我們將介紹完整的系統(tǒng)建模和光機(jī)封裝。
閃光激光雷達(dá)的應(yīng)用
此類激光雷達(dá)系統(tǒng)的工作原理主要依靠一組放置在光源陣列（如 VCSEL 陣列等）前方的準(zhǔn)直光學(xué)元件，這些準(zhǔn)直透鏡投射光源陣列的光線追跡至包含幾何實(shí)體或者動(dòng)態(tài)捕捉的場(chǎng)景中。在準(zhǔn)直透鏡后面放置的衍射光學(xué)元件將沿 X 方向、Y 方向和對(duì)角線方向創(chuàng)建該 VCSEL 陣列的多個(gè)投影（在本例中為 3x3 的網(wǎng)格）。
展開(kāi) 激光雷達(dá)作為相機(jī) --數(shù)字激光雷達(dá)對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的影響
作者 | ouster（翻譯:仿佛若有光）
來(lái)源 | CV技術(shù)指南
前言：
本文源自ouster(一家激光雷達(dá)公司)的博客，以往激光雷達(dá)和相機(jī)都是作為單獨(dú)的傳感器，在算法上對(duì)各自的數(shù)據(jù)做融合。這家公司開(kāi)發(fā)了數(shù)字激光雷達(dá)OS1，在硬件上實(shí)現(xiàn)了對(duì)相機(jī)和激光雷達(dá)的融合。
OS1 模糊了激光雷達(dá)和相機(jī)之間的界限
三年前我們開(kāi)始開(kāi)發(fā) OS1 (中距激光雷達(dá))時(shí)，很明顯，針對(duì)相機(jī)的深度學(xué)習(xí)研究已經(jīng)超過(guò)了激光雷達(dá)研究。激光雷達(dá)數(shù)據(jù)具有令人難以置信的優(yōu)勢(shì)——豐富的空間信息和與光照無(wú)關(guān)的傳感等等——但它缺乏相機(jī)圖像的原始分辨率和高效的陣列結(jié)構(gòu)，而且 3D 點(diǎn)云仍然更難以在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中編碼或使用硬件進(jìn)行處理加速度。
考慮到兩種傳感模式之間的權(quán)衡，我們從一開(kāi)始就著手將激光雷達(dá)和相機(jī)的最佳方面整合到一個(gè)設(shè)備中。今天，我們將發(fā)布固件升級(jí)和更新我們的開(kāi)源驅(qū)動(dòng)程序，以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。OS1 現(xiàn)在無(wú)需攝像頭即可實(shí)時(shí)輸出固定分辨率的深度圖像、信號(hào)圖像和環(huán)境圖像。數(shù)據(jù)層在空間上完全相關(guān)，具有零時(shí)間不匹配或快門效應(yīng)，并且具有每像素 16 位和線性照片響應(yīng)。一探究竟：
從 OS1 輸出的同步實(shí)時(shí)圖像層。
您從上到下看到的是環(huán)境、強(qiáng)度、范圍和點(diǎn)云數(shù)據(jù) - 全部來(lái)自我們的激光雷達(dá)。
請(qǐng)注意，環(huán)境圖像捕獲了多云的天空以及樹(shù)木和車輛的陰影。
OS1 的光學(xué)系統(tǒng)具有比大多數(shù)數(shù)碼單反相機(jī)更大的光圈，而且我們開(kāi)發(fā)的光子計(jì)數(shù) ASIC 具有極低的光敏度，因此即使在弱光條件下我們也能夠收集環(huán)境圖像。OS1 捕獲近紅外信號(hào)和環(huán)境數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)與同一場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像非常相似，這使數(shù)據(jù)看起來(lái)很自然，并且很有可能為相機(jī)開(kāi)發(fā)的算法很好地轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)。
展開(kāi) 
激光雷達(dá)怎么做配置，側(cè)向激光雷達(dá)有什么用？
把激光雷達(dá)配置在前方位置在外觀設(shè)計(jì)和散熱方面的難度會(huì)低很多。但因其位置偏低，存在著容易受到地面沙石、水的飛濺和污染，甚至破壞的風(fēng)險(xiǎn)。一旦發(fā)生碰撞和損壞，更換成本會(huì)很高（激光雷達(dá)數(shù)量越多，硬件成本也會(huì)越高）。
▲圖4激光雷達(dá)的3個(gè)布置
激光雷達(dá)還可以像小鵬P5安裝方式是在前方左右兩側(cè)，兩顆激光雷達(dá)裝于前側(cè)左右保險(xiǎn)杠處，還需要注意兩邊激光雷達(dá)的角度布置，解決近距離盲區(qū)和十字路口AEB工況的問(wèn)題。激光雷達(dá)的安裝位置需要考慮到以下幾個(gè)方面：
●外觀：牛角確實(shí)不太好看
●散熱
●碰撞保護(hù)
●表面防污
●設(shè)備干涉
●盡可能小的盲區(qū)
●成本
從我們來(lái)看，一款好的產(chǎn)品需要考慮車身ID設(shè)計(jì)、車身外觀和功能定義，并兼顧激光雷達(dá)的位置選定。而激光雷達(dá)的布設(shè)方案設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)該是是否滿足功能場(chǎng)景的需求與工程落地之間的平衡點(diǎn)。
▲圖5.激光雷達(dá)也要卷
小結(jié)：隨著激光雷達(dá)的成本下降和用量快速上揚(yáng)，這一波感知方向傳感器的探索還是確定在快速增長(zhǎng)的。
展開(kāi) 和機(jī)械式旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)相比，MEMS固態(tài)激光雷達(dá)有哪些優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)？
類似的把無(wú)線電波替換為激光就得到了相控陣激光雷達(dá)。
Flash面陣式激光雷達(dá)和相控陣激光雷達(dá)兩種雷達(dá)都是一部到位地解決了旋轉(zhuǎn)掃描問(wèn)題的純固態(tài)激光雷達(dá)，是車載激光雷達(dá)的最終方案。不過(guò)目前受限于技術(shù)和成本，這種雷達(dá)的普及還需要時(shí)間。
混合固態(tài)雷達(dá)
混合雷達(dá)是機(jī)械雷達(dá)和純固態(tài)雷達(dá)方案的妥協(xié)方案。與機(jī)械式激光雷達(dá)相比，只掃描前方一定角度內(nèi)的范圍;同純固態(tài)激光雷達(dá)相比，仍然有一些較小的活動(dòng)部件。不過(guò)混合固態(tài)激光雷達(dá)在成本、體積等方面更容易得到控制，是目前階段量產(chǎn)裝車的主流產(chǎn)品。混合固態(tài)激光雷達(dá)有多種技術(shù)路線方案，主要包括MEMS振鏡、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡等。
MEMS振鏡
MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）是利用半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)的，其結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單：把所有的機(jī)械部件集成到單個(gè)芯片上，相當(dāng)于把外部的大鏡子縮小到芯片的級(jí)別，只有一束激光和一塊反光鏡。工作原理方面，通過(guò)電控來(lái)控制光束激光射向類似陀螺一樣旋轉(zhuǎn)的反光鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光方向的控制。這樣一來(lái)就使得MEMS擁有微鏡振動(dòng)幅度小、頻率高、成本低、技術(shù)成熟、可靠性高等眾多優(yōu)勢(shì)。
轉(zhuǎn)鏡
轉(zhuǎn)鏡是指反射鏡的鏡面圍繞圓心不斷旋轉(zhuǎn)掃描激光的方法。2017年，奧迪發(fā)布的全球首款量產(chǎn)的L3級(jí)自動(dòng)駕駛汽車A8上搭載的激光雷達(dá)，就是使用的轉(zhuǎn)鏡結(jié)構(gòu)。左上角激光器向右發(fā)出激光至旋轉(zhuǎn)掃描鏡，并被偏轉(zhuǎn)向前發(fā)射，然后車外物體的反射光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)被左下方的探測(cè)器接收。這種結(jié)構(gòu)在功耗、散熱等方面有著明顯優(yōu)勢(shì)。
棱鏡
棱鏡式激光掃描是利用兩個(gè)棱鏡完成激光掃描的。
展開(kāi) VIAVI推濾光片改善激光雷達(dá)系統(tǒng) 助力4級(jí)自動(dòng)駕駛車輛進(jìn)入市場(chǎng)
此外，Trimble（天寶）導(dǎo)航公司、美國(guó)Faro公司以及Velodyne公司等都是美國(guó)激光雷達(dá)市場(chǎng)占據(jù)重要地位的幾大企業(yè)。而作為無(wú)人駕駛系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，價(jià)格也將不斷下降，激光雷達(dá)面向大眾應(yīng)用、規(guī)模化商用指日可待。
自2012年以來(lái)，VIAVI已經(jīng)成功生產(chǎn)了十億個(gè)濾光片。與用于外部探測(cè)的激光雷達(dá)系統(tǒng)一起，VIAVI將展示其集成于自動(dòng)駕駛汽車外部和內(nèi)部傳感系統(tǒng)的濾光技術(shù)。從2020年開(kāi)始，預(yù)計(jì)激光雷達(dá)系統(tǒng)將成為能夠提供完全自動(dòng)駕駛能力的4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車進(jìn)入市場(chǎng)不可或缺的組成部分。
展開(kāi) 自動(dòng)駕駛車載激光雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)狀分析
4.4 本章小結(jié)
經(jīng)過(guò)歸納、分析前文中的內(nèi)容，最終得出智能車輛車載激光雷達(dá)仿真系統(tǒng)的主要技術(shù)要求以及針對(duì)于主流產(chǎn)品 Velodyne HDL-64E 的一種基本的仿真思路。
激光雷達(dá)系統(tǒng)仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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