多款激光雷達性能測估
激光雷達，是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。其工作原理是向目標發射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數,從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。它由激光發射機、光學接收機、轉台和信息處理系統等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。
用激光器作為發射光源，采用光電探測技術手段的主激光雷達 動遙感設備。激光雷達是激光技術與現代光電探測技術結合的先進探測方式。由發射系統、接收系統 、信息處理等部分組成。發射系統是各種形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導體激光器及波長可調諧的固體激光器以及光學擴束單元等組成；接收系統采用望遠鏡和各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見光多元探測器件等組合。激光雷達采用脈沖或連續波2種工作方式，探測方法按照探測的原理不同可以分為米散射、瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射、熒光、多普勒等激光雷達。
LIDAR是一種集激光，全球定位系統(GPS)和慣性導航系統(INS)三種技術與一身的系統，用於獲得數據並生成精確的DEM。這三種技術的結合，可以高度准確地定位激光束打在物體上的光斑。它又分為日臻成熟的用於獲得地面數字高程模型(DEM)的地形LIDAR系統和已經成熟應用的用於獲得水下DEM的水文LIDAR系統，這兩種系統的共同特點都是利用激光進行探測和測量，這也正是LIDAR一詞的英文原譯，即：LIght Detection And Ranging - LIDAR。
激光本身具有非常精確的測距能力，其測距精度可達幾個厘米，而LIDAR系統的精確度除了激光本身因素，還取決於激光、GPS及慣性測量單元(IMU)三者同步等內在因素。隨着商用GPS及IMU的發展，通過LIDAR從移動平台上（如在飛機上）獲得高精度的數據已經成為可能並被廣泛應用。
LIDAR系統包括一個單束窄帶激光器和一個接收系統。激光器產生並發射一束光脈沖，打在物體上並反射回來，最終被接收器所接收。接收器准確地測量光脈沖從發射到被反射回的傳播時間。因為光脈沖以光速傳播，所以接收器總會在下一個脈沖發出之前收到前一個被反射回的脈沖。鑒於光速是已知的，傳播時間即可被轉換為對距離的測量。結合激光器的高度，激光掃描角度，從GPS得到的激光器的位置和從INS得到的激光發射方向，就可以准確地計算出每一個地面光斑的坐標X，Y，Z。激光束發射的頻率可以從每秒幾個脈沖到每秒幾萬個脈沖。舉例而言，一個頻率為每秒一萬次脈沖的系統，接收器將會在一分鍾內記錄六十萬個點。一般而言，LIDAR系統的地面光斑間距在2-4m不等。
激光雷達的工作原理與雷達非常相近，以激光作為信號源，由激光器發射出的脈沖激光，打到地面的樹木、道路、橋梁和建築物上，引起散射，一部分光波會反射到激光雷達的接收器上，根據激光測距原理計算，就得到從激光雷達到目標點的距離，脈沖激光不斷地掃描目標物，就可以得到目標物上全部目標點的數據，用此數據進行成像處理后，就可得到精確的三維立體圖像。
激光雷達最基本的工作原理與無線電雷達沒有區別，即由雷達發射系統發送一個信號，經目標反射后被接收系統收集，通過測量反射光的運行時間而確定目標的距離。至於目標的徑向速度，可以由反射光的多普勒頻移來確定，也可以測量兩個或多個距離，並計算其變化率而求得速度，這是、也是直接探測型雷達的基本工作原理。
激光雷達到底哪家強？
汽車的智能化發展讓車載激光雷達變成一樁熱門的生意，目前國內外布局在激光雷達領域的創業公司越來越多，由於缺少一個統一的標准，很難判斷市場上激光雷達產品的優劣。
最近，名古屋大學和TierIV公開了一項研究，他們在多重環境下評測了４家廠商12款激光雷達性能，並組成了一個名為“ LIBRE”3D LiDARs數據集，作為LiDAR基准測試和參考。
上圖是他們測試用的測試平台以及激光雷達被安放的位置，這12款激光雷達包括Velodyne的五款激光雷達、禾賽的兩款、Ouster的兩款、速騰的一款、鐳神的兩款，具體參數如下圖所示：
如何測試這幾款激光雷達呢？他們主要有四個測試環節：1.測試以已知距離放置並從受控環境中的固定位置測量的靜態障礙物；2.從行駛中的車輛測量的靜態障礙物，捕獲在將LiDAR暴露於不同條件（霧，雨，強光）的天氣室內；3.通過同時並排安裝的多個LiDAR從固定位置主動測量動態對象，從而產生間接干擾條件；4.以及在一天中的不同時間多次從在城市公共道路上行駛的車輛捕獲的動態交通對象，包括來自支持傳感器（如相機，紅外成像和里程計設備）的數據。
1.靜態目標（反光鏡，汽車，假人）
在靜態目標的掃描中，Velodyne不同的產品測量精度表現不一，國內廠商中禾賽和速騰的產品也表現不俗。下圖是各個產品的表現。在點雲密度方面，禾賽Pandar64線目標物體返回點數最多，甚至排在Velodyne VLS128線前面。
2.惡劣天氣下的測試
本次測試分別模擬了濃霧、大雨、太陽強烈的天氣環境下，各款激光雷達都受到了嚴重的影響，大雨產生了大量的噪聲干擾，隨着日光的漸強激光雷達反射回來的點也變得越來越少，而在大霧天氣中，點雲幾乎要消失了。說明激光雷達受惡劣天氣影響較大。
3.同時使用多個LiDAR（間接干擾）
激光雷達之間干擾是存在的，從形成的點雲上看，多數會形成斜向的頻閃條紋，但不同產品干擾閃動的頻率和條紋寬度不一，有的產品表現的嚴重，有的產品完全可以通過降噪去掉干擾。