我最近談到雷達和激光雷達之間的差異。我給出了有關(guān)雷達的通用答案，其分辨率和準(zhǔn)確度均高于雷達。雷達具有更長的射程和更好的灰塵和煙霧條件。

當(dāng)提示為什么雷達不太準(zhǔn)確和較低的分辨率時，我被問到為什么。我有點嘟through了一下關(guān)于波長的回應(yīng);然而我沒有很好的回應(yīng)，所以這篇文章將是我更好的回應(yīng)。

LIDAR

LIDAR是光檢測和測距的簡稱，它使用激光器發(fā)射并接收回傳感器。在大多數(shù)用于測繪（和自行駕駛車輛）的LIDAR傳感器中，計算發(fā)射和接收之間的時間以確定飛行時間（ToF）。知道波浪返回的光速和（1/2的時間）（因為信號傳出和返回），我們可以計算出物體離光線有多遠的距離，從而使光線反射回來。該值是傳感器報告的范圍信息。LIDAR通常使用近紅外光，可見光（但不是真正可見的）和紫外光譜。

有一些傳感器使用三角測量來計算位置（而不是ToF）。這些通常是高精度，高分辨率的傳感器。這些傳感器非常適合驗證裝配線上的組件或檢查航天飛機上的熱瓦損壞。但是，這不是這篇文章的重點。

LIDAR數(shù)據(jù)。頂部顯示反射率數(shù)據(jù)。底部顯示距離數(shù)據(jù)的亮點越遠。[來源]

激光束也可以聚焦成具有很小的光斑尺寸，不會擴大很多。這個小光斑大小可以幫助提供高分辨率。如果您有旋轉(zhuǎn)鏡（通常是這種情況），那么您可以在每度左右（基于指向機制的精確度）拍攝激光，以提高分辨率。LIDAR在0.25度角分辨率下工作并不罕見。

雷達

雷達是無線電探測和測距的縮寫，它使用無線電波來計算速度和/或距離。無線電波與物體接觸時的光波吸收較少（衰減較?。?，所以它們可以在較長的距離上工作。正如您在下面的圖片中看到的那樣，RF波的波長比激光雷達波大。不利的一面是，如果一個物體比正在使用的RF波小得多，物體可能不能反射足夠的能量來檢測。出于這個原因，許多雷達用于障礙探測將是“高頻”，因此波長更短（因此我們?yōu)槭裁唇?jīng)常在機器人中使用毫米波），并可以探測到較小的物體。然而，由于激光雷達的波長明顯較小，它們通常仍然具有更好的分辨率。

電磁頻譜在雷達左側(cè)一直顯示無線電波，LIDAR的右側(cè)顯示近紅外/可見/紫外波。
資料來源：美國國家航空航天局的Inductiveload [GFDL（http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html），通過維基共享資源

我所見過的大多數(shù)RADAR的視野都很窄（10度），然后只返回一個值（或者它們可能有幾十個通道，參見下面的多模雷達），其范圍為檢測到的物體。一些系統(tǒng)可以使用多個通道來獲取距離測量的角度。角度不會像大多數(shù)LIDAR那樣高。市場上還有一些雷達用于掃描以獲得多種測量結(jié)果。這兩種方法是一種旋轉(zhuǎn)天線（例如您在機場或船上看到的）或電子“旋轉(zhuǎn)”，這是一種使用多個內(nèi)部天線而沒有移動部件的設(shè)備。更高級的（更新的）RADAR可以完成跟蹤多個對象的任務(wù)。在很多情況下，它們實際上不會返回勾畫物體的點（如激光雷達），但會將范圍，方位和速度（范圍速率）返回到檢測到的物品的估計質(zhì)心。如果多個物體彼此靠近，傳感器可能會將它們混淆為一個大物體并返回一個質(zhì)心范圍[這里是閱讀的來源和一個很好的參考]。

使用多普勒頻移，物體的速度也可以用相對較少的計算量輕松確定。如果RADAR傳感器和檢測到的物體都在移動，那么您將獲得兩個物體之間的相對速度。

[來源]

使用雷達時，通常有兩種操作模式：
1.飛行時間- 這與上述LIDAR傳感器類似，然而它使用無線電波脈沖進行飛行時間計算。由于傳感器是脈沖式的，所以知道脈沖何時被發(fā)送，因此計算范圍可以比連續(xù)波傳感器更容易（如下所述）。傳感器的分辨率可以通過改變脈沖寬度和聽取響應(yīng)的時間長度（回擊）來調(diào)整。這些傳感器通常具有固定的天線，導(dǎo)致視野?。ㄅcLIDAR相比）。

有一些系統(tǒng)將多個ToF無線電波合并成一個具有不同脈沖寬度的封裝。這將允許以更高的準(zhǔn)確度檢測各種范圍。這些有時稱為多模雷達

2.連續(xù)波- 這種方法頻率調(diào)制（FMCW）波，然后將反射信號的頻率與發(fā)射信號進行比較以確定頻移。該頻移可以用來確定反射它的物體的范圍。物體離傳感器越遠（在一定范圍內(nèi)）越大。計算頻移和相應(yīng)的范圍在計算上比ToF更容易，再加上電子設(shè)備更容易，更便宜。這使得連續(xù)調(diào)頻系統(tǒng)非常流行。另外，由于經(jīng)常使用單獨的發(fā)射和接收天線，所以這種方法可以連續(xù)地同時發(fā)射和接收;不同于需要傳輸?shù)拿}沖ToF方法，然后等待響應(yīng)。

還有另一種版本的連續(xù)波雷達，其波形沒有被調(diào)制。這些系統(tǒng)價格便宜，可以利用多普勒效應(yīng)快速檢測速度，但它們無法確定范圍。在范圍不重要的情況下，他們經(jīng)常被警察用來檢測車速[維基百科]。

SONAR

不相關(guān)，但是當(dāng)我們查看上面的頻譜時，我應(yīng)該注意到聲納或聲音導(dǎo)航和測距可以在兩種模式下工作，如雷達。所用的波長比RADAR更大。它在前面顯示的光譜圖像的左側(cè)偏離圖表。

我應(yīng)該指出，有很酷的成像聲納傳感器?？偟南敕ㄊ牵梢允垢袦y波垂直，使水平分辨率非常精細（<1度），垂直分辨率更大（10+度）。然后，您可以將這些光束中的許多相互靠近放置在傳感器封裝中。有類似的軟件包可以用小波長的雷達來實現(xiàn)這一點。

成本

$$$

由于以下幾個原因，LIDAR傳感器比RADAR傳感器成本更高：
1.使用ToF的LIDAR需要高成本的電子設(shè)備，成本更高
2. LIDAR傳感器需要CCD接收器，光學(xué)器件，電機和激光器來產(chǎn)生和接收所使用的波。雷達只需要一些固定天線。
3. LIDAR傳感器具有旋轉(zhuǎn)部件進行掃描。這需要電機和編碼器。雷達只需要一些固定天線。（我知道這有些類似于上面的行）。

計算地說話

由于RADAR傳感器只返回一個點或幾十個點，因此往往會產(chǎn)生更少的數(shù)據(jù)。當(dāng)傳感器是多通道時，它通常只是將范圍/速度返回到幾個質(zhì)心（ish）物體。激光雷達傳感器正在發(fā)送大量有關(guān)距離數(shù)據(jù)的每個激光點的數(shù)據(jù)。然后由用戶決定是否有用。使用RADAR你有一個簡單的號碼，但這個號碼可能不是最好的。利用LIDAR，它取決于機器人技術(shù)人員生成算法來檢測各種物體并辨別傳感器正在查看的內(nèi)容。

如果你的目標(biāo)是在你面前探測一輛汽車（或朝你駕駛）并獲得它的速度，雷達可能會很棒。如果您試圖確定物品的準(zhǔn)確位置，生成表面貼圖或找到小型柵欄，LIDAR可能會做得更好。請記住，如果您在灰塵或雨中，激光雷達可能會在傳感器附近返回一點點云（因為它會讀取所有這些粒子/滴）。而雷達可能會做得更好。