【虹科】固态激光雷达扫描模式：呈眼形且可配置

虹科激光雷达点云为什么呈眼形？如何配置？这些配置针对不同应用的优势是什么？

虹科固态激光雷达点云具有与众不同的特征，其中最引人注目的是它的呈人眼形状，这与传感器的设计以及开发所谓的“扫描式激光雷达”有关。为了理解为什么虹科激光雷达的点云是椭圆形的，我们需要看看传感器内部以及其扫描模式。

通过计算飞行时间探测距离

虹科固态激光雷达采用基于飞行时间原理的技术：发射激光脉冲，并根据其被物体反射回来并被传感器再次检测到所需的时间，可以精确地确定物体的距离。每秒重复这个过程数百万次，就可以生成周围环境的详细图像。

虹科固态激光雷达通过一个单一的激光源发射激光脉冲。如果传感器仅由该激光源和探测器组成，但没有光束偏转单元，则只能在一个方向上进行测量。因此，为了获得环境的整体图像，传感器设计还包括一个光束偏转单元，也称为扫描仪。由于这些组件的存在，这个激光雷达也被称为：扫描式激光雷达。扫描仪的任务是将光束偏转到环境中，以便将其捕获一个整体，而不是捕获一个点。

两面反射镜形成视场

虹科固态激光雷达的光束偏转单元由两个MEMS反射镜组成。这两个反射镜可以自由摆动。一面反射镜水平移动，另一面反射镜垂直移动。水平反射镜以连续且几乎谐波的曲线振荡。最大光圈角限制了水平视野，但它始终可以聚焦。

另一方面，垂直反射镜的振幅是可变的，可以连续变化。两个反射镜的振动共同构成了扫描环境的视场。一旦启动，反射镜便以“本征频率”振荡。反射镜越大，本征频率通常越低，因为反射镜的重量随尺寸的增加而增加。

反射镜相互移动，形成椭圆扫描模式

但是为什么要有一个高本征频率呢？因为它决定捕获所有“扫描线”所需的时间。一条扫描线是水平镜摆动运动的一半——即激光束由右至左或从左至右扫描一次。两个反射镜的本征频率相互调谐并进行相位偏移，从而以椭圆扫描模式扫描周围的环境。

此模式是这样产生的：水平镜从左向右移动，而垂直镜开始以小幅度振荡。因此，第一条扫描线几乎是一条水平线。对于第二条扫描线，水平反射镜现在从右向左摆动，而垂直反射镜从上到下移动。因此，第二扫描线位于第一扫描线的下方。第三条线从左到右一直延伸到第一条线的下方，直到达到最大垂直视场。一旦场景被完全捕获，所谓的一帧就完成了。

扫描模式的配置

虹科固态激光雷达最多可以产生大约每秒500条扫描线，由于这是一个可设置变量，因此可以应用在不同的条件下。例如，如果每帧需要大量的垂直扫描线，则可以在垂直视场小的情况下设定小的扫描线间距，或者当扫描线之间的距离较大时设置较大的垂直视场来实现。

但是，每帧创建的扫描线越多，扫描整个场景所需的时间就越长。每秒扫描一次视野，最多约500条扫描线。即每个像素测量一次。但是，在一秒钟内传感器的视场会发生很多变化，因此，提高帧速率对于很多应用而言是有意义的。即每秒更频繁地扫描整个视野。要做到这一点，必须减少每帧扫描线的数量，同时也会降低分辨率。

水平分辨率也可以更改。虹科固态激光雷达通过发射激光脉冲工作。这意味着，不是连续光束，而是以特定间隔发射短激光脉冲。在点云中创建特征数据“点”。如果要提高水平分辨率，则必须缩短激光脉冲发射之间的持续时间，从而增加“脉冲频率”。激光二极管不能过热，因为过热会限制脉冲频率，并且还必须符合的人眼安全标准。由于扫描线在边缘处会聚，从而变得过于强烈，通常情况下扫描图像的边缘会被“切断”，在水平光圈角的最外边缘不会发射任何脉冲以保护人眼，而虹科固态激光雷达仅允许用户进行符合人眼安全的扫描设置。

配置灵活，应用广泛

虹科固态激光雷达的特点是所有的这些设置（包括扫描线数量设置，可自定义的视野和可调节的水平分辨率）都可以在用户界面中进行实时调整，当然，也可以通过API进行调整。相关的参数都可以根据当前应用和相应的要求进行调整，也可以在运行期间进行更改。

虹科固态激光雷达可以为每个应用进行单独配置。例如，如果要捕获较大的区域或者需要更高的分辨率来检测小物体，我们则可以上述的方式轻松对传感器进行相应设置。此外，传感器不必仅针对某一应用进行配置，然后专门用于该应用。 由于虹科固态激光雷达十分灵活，因此如果需要的话，可以对其进行重新配置以应用到其他场景。

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