浅谈激光雷达与车载激光雷达

天硕导航技术团队  2022年3月24日

激光雷达/LiDAR（Light Detection and Ranging）是近年来十分流行的遥感技术，它可以在不受环境光影响的情况下，利用激光束来检测并测量目标物体的距离。激光器向物体发射激光（多为905nm波段附近的红外光，另有1550nm等波长），位于LiDAR模块内部的传感器将被目标反射的光束收集，通过激光返回时间与波长的差异将目标的信息以三维数据的形式记录下来。与传统的雷达和声纳等遥感技术相比，LiDAR提高了传感精度。激光精度可以允许LiDAR将目标物体或者环境的特征以显示为固态物理对象的点云形式表现出来。

激光扫描系统在测绘与导航系统中是一种集LiDAR（激光雷达）、GNSS（全球导航卫星系统）和IMU（惯性测量单元）三种技术于一体的系统。GNSS通过卫星提供的信号为系统提供精确的位置与时间数据；惯性测量单元可以测量线性加速度（三轴加速度计）和旋转速率（三轴陀螺仪），通过数值积分来提供系统的三维位置与方向。单独激光扫描获取的点数据都是以在激光器为原点的相对坐标系下的，结合GNSS的位置数据与IMU的姿态数据，可以将局部坐标系下获得的点数据转换到地心地固（ECEF）坐标系。在这两种技术的加持下，可以保证三维激光扫描数据有正确的地理空间信息。

目前，激光雷达的主流技术路线可按照测距原理、扫描方式、线束及载荷平台进行分类——按照测距原理分类可分为飞行时间法（TOF）、连续波型法与三角测距法；其中TOF法作为较为主流的测距方式。可按照扫描方式分类为机械式、微振镜MEMS型、Flash型与相控阵激光雷达；按照线束分类可分为单线与多线（常见为16、32、64线等）激光雷达；按照载荷平台可分为机载、车载、地基与星载等。

车载激光雷达是一种移动型三维激光测量系统（Mobile Mapping System），在如今的城市空间三维信息获取应用中十分火热。在建筑密度大与地貌复杂的城市空间中，打破了传统测量方式的局限性，提供了一种更加快速、精准的测量技术。在GNSS/IMU系统、激光扫描系统、控制系统、全景影像系统以及里程计等多种传感器的高度集成下，可以快速、精准、全面并且全自动的获取并处理数据，将空间地理信息更加直观地表现出来。

参考文献：‘Reference-plane-based approach for accuracy assessment of mobile mapping point clouds ’