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激光雷達檢測

激光對人眼的危害

激光對人體危害是通過光熱效應，聲效應，光化學效應產生的。生物組織吸收了激光能量后會引起溫度的突然上升，這就是熱效應。熱效應損傷的程度時又曝光時間，激光波長，能量密度，曝光面積以及組織的類型共同決定。聲效應是由激光誘導的沖擊波產生的，沖擊波在組織中傳播時會使局部組織汽化，最終導致組織產生一些不可逆的傷害。激光還具有光化學效應，誘發細胞內的化學物質發生改變，從而對組織產生傷害。圖1為激光發射到輻射面上的能量形式。

可能造成的傷害由以下幾種類型

1、對人眼的傷害

嚴重暴露在激光下可能會造成對角膜和視網膜的傷害，傷害的位置和范圍取決于激光的波長和級別。長期接觸可能造成白內障或者視網膜損傷，嚴重暴露在高級別激光下也會造成同樣的結果。佩帶合適的激光防護眼鏡或者其他工程防護手段可以很容易的預防激光對眼睛的傷害。

2、對皮膚的傷害

嚴重的暴露在強的紅外波段激光下可能對皮膚造成燒傷。而紫外激光可能造成燒傷，皮膚癌以及加速皮膚老化。

3、電學危害

在激光使用的過程中遇到最多的電學傷害是電擊。高壓系統是激光系統中潛在的致命的危險。

4、化學危害

激光系統中的一些物質，如染料，準分子等，具有毒性，可能對人體造成危害，同時，激光導致的化學反應可能會產生有害的粒子和氣體。

5、火災危害

燃料激光器中的溶劑是非常易燃的。高壓脈沖和燈的閃爍可能造成火星，引發火災，激光過程中激光的直接照射，以及連續紅外激光的反射光意外照射，都可能引燃易燃品，其他潛在的火災隱患。

激光雷達光束性能檢測項目

激光雷達光束性能檢測是確保激光雷達系統準確、可靠運行的關鍵環節，主要包括以下幾個方面的內容：

探測距離與范圍：檢測激光雷達的最大探測距離以及在不同距離下的探測準確性，確保其能夠在設計要求的范圍內有效工作。

角分辨率：評估激光雷達在水平和垂直方向上的最小分辨角度，這對于構建高精度的三維點云圖至關重要。

測距精度與穩定性：通過測量激光往返時間（ToF）計算目標距離的準確性，以及多次測量結果的一致性，確保數據的可靠性。

回波強度與信噪比：分析接收到的回波信號強度，以及信號與噪聲的比例，評估激光雷達在不同環境條件下的目標識別能力。

波束指向性與擴散角：檢查激光束的聚焦程度和發散情況，確保光束能夠精確指向目標并減少不必要的環境干擾。

掃描模式與頻率：對于機械旋轉式激光雷達，檢測掃描機構的穩定性和頻率；對于固態激光雷達，則需評估電子掃描的靈活性和速度。

環境光抗干擾能力：在不同光照條件下測試激光雷達的表現，確保其能在強光或變化光照環境中正常工作。

深色物體檢出率：評估激光雷達對低反射率（如黑色衣服或路面）物體的探測能力，這是城市和夜間駕駛場景中的重要考量。

溫度與濕度影響：在標準或極端的溫度和濕度條件下測試激光雷達性能，確保其在各種氣候條件下的穩定性。

長期穩定性與壽命測試：長時間運行激光雷達，監測性能衰減情況，評估其工作壽命和可靠性。

智能工程及建筑電氣檢測

（1）智能建筑工程性能測試

（2）現場色溫及顯色指數測試

（3）建筑物等電位連接性能測試

（4）低壓配電裝置設置檢查

（5）各相線、接地線、連接點性能測試

（6）電線電纜絕緣層厚度及線芯直徑檢測

（7）開關插座電氣間隙、爬電距離及絕緣電阻檢測

質量評價指標及計算方法

國家標準：機載激光雷達點云數據質量評價指標及計算方法.pdf

激光雷達的性能指標

激光雷達的主要性能參數有激光的波長、探測距離、FOV(垂直+水平)、測距精度、角分辨率、出點數、線束、安全等級、輸出參數、IP防護等級、功率、供電電壓、激光發射方式(機械/固態)、使用壽命等。激光雷達的優勢非常明顯，其探測的范圍更廣，且精度更高。但是在極端天氣或者煙霧環境下性能大大降低，而且由于其數據采集量大，價格也非常貴。

激光的波長：目前市場上三維成像激光雷達最常用的波長是905nm和1550 nm。1550nm波長LiDAR傳感器可以以更高的功率運行，以提高探測范圍，同時對于雨霧的穿透力更強。905nm的主要優點是硅在該波長處吸收光子，而硅基光電探測器通常比探測1550 nm光所需的銦鎵砷(InGaAs)近紅外探測器便宜。

安全等級：激光雷達的安全等級是否滿足Class 1，需要考慮特定波長的激光產品在完全工作時間內的激光輸出功率，即激光輻射的安全性是波長、輸出功率，和激光輻射時間的綜合作用的結果。

探測距離：激光雷達的測距與目標的反射率相關。目標的反射率越高則測量的距離越遠，目標的反射率越低則測量的距離越近。因此在查看激光雷達的探測距離時要知道該測量距離是目標反射率為多少時的探測距離。

FOV：激光雷達的視場角有水平視場角和垂直視場角。如果是機械旋轉激光雷達，則其水平視場角為360度。

角分辨率：一個是垂直分辨率，另一個是水平分辨率。水平方向上做到高分辨率其實不難，因為水平方向上是由電機帶動的，所以水平分辨率可以做得很高。一般可以做到0.01度級別。垂直分辨率是與發射器幾何大小相關，也與其排布有關系，就是相鄰兩個發射器間隔做得越小，垂直分辨率也就會越小。垂直分辨率為0.1~1度的級別。

出點數：每秒激光雷達發射的激光點數。激光雷達的點數一般從幾萬點至幾十萬點每秒左右。

線束：多線激光雷達，就是通過多個激光發射器在垂直方向上的分布，通過電機的旋轉形成多條線束的掃描。多少線的激光雷達合適，主要是說多少線的激光雷達掃出來的物體能夠適合算法的需求。理論上講，當然是線束越多、越密，對環境描述就更加充分，這樣還可以降低算法的要求。常見的激光雷達的線束有：16線、32線、64線等。

輸出參數：障礙物的位置(三維)、速度(三維)、方向？、時間戳(某些激光雷達有)、反射率

使用壽命：機械旋轉的激光雷達的使用壽命一般在幾千小時；固態激光雷達的使用壽命可高達10萬小時。

激光發射方式：傳統的采用機械旋轉的結構，機械旋轉容易導致磨損使得激光雷達的使用壽命有限。固態激光雷達主要由三類-Flash 、MEMS、相控陣。Flash 激光雷達只要有光源，就能用脈沖一次覆蓋整個視場。隨后再用飛行時間（ToF）方法接收相關數據并繪制出激光雷達周圍的目標。MEMS激光雷達其結構相當簡單，只要一束激光和一塊反光鏡。具體來說，激光射向這塊類似陀螺一樣旋轉的反光鏡就行，反光鏡通過轉動，可以實現對激光方向的控制。相控陣激光雷達利用獨立天線同步形成的微陣列，相控陣可以向任何方向發送無線電波，完全省略了“旋轉”這一步驟，只需控制每個天線發送信號間的時機或陣列，就能控制信號射向特定位置。

激光雷達性能測試檢測方法

a、將雷達放置于轉臺上方，保證旋轉中心和雷達中心重合；

b、在雷達前方10m±1cm處放置反射板；

c、將雷達放置在原點處即正對反射板（反射板的平面垂直于激光雷達法線出光方向、，打開雷達并預熱30min，開始采集點云；

d、逆時針旋轉轉臺，上位機點云圖觀察到水平視場最右側點云移動到反射板左側邊緣時，記錄此時轉臺角度 i；

e、之后順時針旋轉轉臺，當觀察到水平視場最左側點云移動到反射板左側邊緣時，記錄此時轉臺的角度，多次測量取平均值記為 ；

f、單次測量水平視場角為丨 i- 丨，10次重復測量取平均值為測量結果。

激光雷達性能測試環境

a、溫度：23±5℃；

b、濕度：20%RH~80%RH；

c、照度：不大于100klx；

d、場地：大于2m×10m；

e、25cm×25cm、反射率為20%±1%漫反射板；

f、六維電動轉臺精度：0.1°；

g、全站儀。

常見的幾種激光雷達

有脈沖激光雷達、連續波激光雷達和混合型激光雷達

數字顯示激光雷達和成像激光雷達

有地基固定式激光雷達、車載激光雷達、機載激光雷達、船載激光雷達、星載激光雷達、彈載激光雷達和手持式激光雷達

有激光測距雷達、激光測速雷達、激光測角雷達和跟蹤雷達、激光成像雷達

激光雷達的激光對眼睛的輻射傷害

大多數激光雷達使用激光的光源為發射波長為 905 nm 或 1550 nm 的紅外光。雖然不可見的近紅外光（波長達 1400 nm）可以穿透我們的眼睛并直接照射到視網膜上，但是，激光雷達系統都遵循IEC/EN 60825標準，使用的是 1 類激光器——也就是說在所有正常使用條件下激光對人眼是沒有危害的。

激光性能參數定義

M2因子  

在激光科學中，參數M2也稱為光束質量因子，表示光束到理想高斯光束的變化程度。它由光束的光束參數乘積(BPP)與相同波長的理想  

高斯光束的光束參數乘積(BPP)之比計算而得。它將激光束的發散度與能夠達到的最小聚焦光斑大小聯系起來。對于單模TEM00(高斯)  

激光束，M2為1。  

光束質量在很多應用中是重要的評價標準，在光纖通信中，為了與單模光纖耦合，需要M2因子接近1的光束。M2決定了已知直徑的準  

直光束聚焦的緊密程度，焦點的直徑跟隨M2和輻照度的變化而變化，這在激光加工和激光焊接中是非常重要的，因為它決定了焊接位  

置的高能量密度。  

ISO標準規定了一種計算M2的方法，測量一組光束的直徑，最大限度地減少誤差來源。以下是主要步驟:  

-用無像差透鏡聚焦。  

-使用ISO標準中詳細的回歸方程來擬合雙曲線到X軸和Y軸的數據點，通過最小化測量誤差來提高計算的準確性。  

-從擬合曲線中提取每個軸的θ、R、W0和M2的值。ISO標準還提出了一些關于直徑測量的額外規則(特別是當使用ccd或cmos陣列傳感器時):  

-用直徑的三倍作為計算區域。  

-在進行測量之前一定要去除背景噪聲。