科技的發(fā)展為人們在生活中帶來許多的便利，現(xiàn)在人們只需要在導航設備上輸入目標地點，系統(tǒng)就會一步一步把駕駛員帶到目的地，同時提供行程距離、所需時間和路面狀況等詳細駕駛信息。而這一切都必須依賴一張強大而精確的地圖作為支持?，F(xiàn)代城市急速發(fā)展, 高樓大廈密集，道路縱橫交錯, 如何高效益低成本地制作精確的地圖便成為業(yè)界一個重大的挑戰(zhàn)。
LiDAR工作原理
車載LiDAR，簡稱光達，是一種光學遙感技術(shù)，它通過向目標發(fā)射一束光，通常是一束脈沖激光來測量目標的距離等參數(shù)，是測繪行業(yè)目前最先進的技術(shù)之一，或許大家曾經(jīng)都在路上遇到過地圖制作團隊的車輛在大街小巷里穿梭以采集數(shù)據(jù)。
車載LiDAR作業(yè)示意圖
車載LiDAR系統(tǒng)主要由激光掃描儀、POS（定位定向系統(tǒng)，包括GPS和IMU）和測速計等組成。其中激光掃描儀采用二維激光掃描，獲取360度內(nèi)掃描到的物體的坐標點，通過車輛前進獲取車輛行駛路線兩側(cè)的三維數(shù)據(jù)。
車載LiDAR系統(tǒng)配置
從測量的原理來說，車載LiDAR主要采用測角和測距兩種方法，前者根據(jù)設置參數(shù)，借助掃描儀的勻速掃描得到每個脈沖在掃描儀坐標系下的角度，后者則根據(jù)激光脈沖發(fā)射返回時間差計算掃描中心到被測點的距離。通過角度和距離求得測區(qū)內(nèi)物體在掃描儀坐標系下的坐標點；通過實時POS數(shù)據(jù)經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換得到物體的地理坐標點。得到的數(shù)據(jù)即稱為“點云”數(shù)據(jù)，配合數(shù)碼相機獲取的對應影像數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過后期點云和影像融合便可生成三維街道實景。同時采用測角和測距兩種方法的優(yōu)點是工作效率得到大幅提升，因為如果單獨采用測距的方法，激光需要到達每一個未知點。
車載LiDAR
光柵系統(tǒng)在LiDAR上的應用
光柵在掃描儀上主要應用于測角部分，用以反饋每個發(fā)出的脈沖在掃描儀坐標系下的角度，再與測距數(shù)據(jù)組合進行計算。 典型掃描儀一般設計共有平行和垂直兩個旋轉(zhuǎn)軸，兩軸均采用伺服電機，分別配置圓光柵系統(tǒng)作位置反饋，激光源通過兩組以伺服電機帶動且勻速旋轉(zhuǎn)的棱鏡，并以固定的脈沖發(fā)射間隔發(fā)射到被測物體進行掃描，從而收集三維空間數(shù)據(jù)。光柵在整個系統(tǒng)中的作用可說是至關(guān)重要，如果反饋角度數(shù)據(jù)偏差，對應的角度值就會出現(xiàn)錯誤，從而導致系統(tǒng)生成扭曲的圖像。目前市場上的車載掃描儀最大測距范圍可達道路兩旁1000 m或以上，測角的分辨率和精度普遍也能達到0.001度和0.005度，另外測距精度可達每100 m誤差僅 10 mm以內(nèi)。”
掃描儀工作原理
零部件微形化
車載掃描儀在工作時被安裝在車頂上，因此無論是體積或是重量都是使用者在購買時必定會考慮的因素。目前廠家開發(fā)的激光掃瞄器都是往測距遠、精度高、體積小且重量輕的方向發(fā)展。這意味著掃描儀的機構(gòu)設計以及其他零部件的體積和重量都必須緊湊輕巧。 由于掃描儀機構(gòu)設計緊湊的原因，產(chǎn)品內(nèi)部基本沒有多余的空間，故對零件的體積有嚴格的要求. 雷尼紹ATOM圓光柵的微型設計，微形讀數(shù)頭和分離式玻璃碼盤的設計使客戶在機構(gòu)設計上有更大的自由度. 對于部份對精度要求更高的客戶，雷尼紹可提供規(guī)格更高的TONiC系列產(chǎn)品，配置RESM圓光柵。另外，開放式光柵是LiDAR必然的選擇，原因是封閉式光柵體積相對較大。另一方面，雖然光柵安裝在機箱內(nèi)，但長時間在戶外工作難免受灰塵等污染物的影響。封閉式光柵的抗污能力確實比開放式光柵優(yōu)異，不過雷尼紹的開放式光柵在同類型產(chǎn)品中確實做得十分出眾。
雷尼紹ATOM圓光柵系列讀數(shù)頭最小尺寸僅6.8 mm x 20.5 mm x 12.7 mm，與玻璃碼盤搭配使用。ATOM光柵采用獨有的光學濾波系統(tǒng)，可提供更好的信號穩(wěn)定性和純粹度，同時消除柵尺因安裝在彎曲或高低不平的表面上而出現(xiàn)的波動誤差，此外，TONiC也正是采用了這種先進的光學濾波系統(tǒng)。
雷尼紹ATOM系列圓光柵
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