三角測(cè)距是什么意思？三角測(cè)距原理圖解

三角測(cè)距是什么意思？

三角測(cè)距法是一種低成本的激光雷達(dá)測(cè)距方案，三角測(cè)距是利用激光這把尺子，根據(jù)各種參數(shù)設(shè)定和距離分辨率；以及測(cè)量策略的不同，來測(cè)定距離。

三角測(cè)距原理

用一束激光以一定的入射度度照射被測(cè)物體，激光在物體表面發(fā)生反射和散射，在另一角度利用透鏡對(duì)反射激光匯聚成像，光斑成像在CCD位置傳感器上，當(dāng)被測(cè)物體沿激光方向發(fā)生移動(dòng)時(shí)，位置傳感器上的光斑將產(chǎn)生移動(dòng)，其位移大小對(duì)應(yīng)被 測(cè)物體的移動(dòng)距離，因此可通過算法設(shè)計(jì)，由光斑位置距離計(jì)算出被測(cè)物體與基線的距離值。由于入射光和反射光構(gòu)成一個(gè)三角形，對(duì)光斑位置的計(jì)算運(yùn)用了幾何三角定理，故該測(cè)量法稱為激光三角測(cè)距法。

激光雷達(dá)四大核心組件

激光雷達(dá)主要由激光器、接收器、信號(hào)處理單元和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這四大核心組件構(gòu)成。

激光器：激光器是激光雷達(dá)中的激光發(fā)射機(jī)構(gòu)。在工作過程中，它會(huì)以脈沖的方式點(diǎn)亮。

接收器：激光器發(fā)射的激光照射到障礙物以后，通過障礙物的反射，反射光線會(huì)經(jīng)由鏡頭組匯聚到接收器上。

信號(hào)處理單元：信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)控制激光器的發(fā)射，以及接收器收到的信號(hào)的處理。根據(jù)這些信息計(jì)算出目標(biāo)物體的距離信息。

旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：以上3個(gè)組件構(gòu)成了測(cè)量的核心部件。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將上述核心部件以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所在平面的掃描，并產(chǎn)生實(shí)時(shí)的平面圖信息。

三角測(cè)距原理圖解

按入射光束與被測(cè)物體表面法線的角度關(guān)系，激光三角測(cè)距法可分為斜射式和直射式兩種。

1、直射式激光三角測(cè)距法

如圖1所示，當(dāng)激光光束垂直入射被測(cè)物體表面，即入射光線與被測(cè)物體表面法線共線時(shí)，為直射式激光三角法。

2、斜射式激光三角測(cè)距法

當(dāng)光路系統(tǒng)中，激光入射光束與被測(cè)物體表面法線夾角小于90°時(shí)，該入射方式即為斜射式。如圖2所示的光路圖為激光三角法斜射式光路圖。

由激光器發(fā)射的激光與物體表面法線成一定角度入射到被測(cè)物體表面，反（散）射光經(jīng)B處的透鏡匯聚成像，最后被光敏單元采集。

由圖2可知入射光AO與基線AB的夾角為α，AB為激光器中心與CCD中心的距離，BF為透鏡的焦距f，D為被測(cè)物體距離基線無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)反射光線在光敏單元上成像的極限位置。DE為光斑在光敏單元上偏離極限位置的位移，記為x。當(dāng)系統(tǒng)的光路確定后，α、AB與f均為已知參數(shù)。由光路圖中的幾何關(guān)系可知△ABO∽△DEB，則有邊長(zhǎng)關(guān)系：

則易知

在確定系統(tǒng)的光路時(shí)，可將CCD位置傳感器的一個(gè)軸與基線AB平行（假設(shè)為y軸），則由通過算法得到的激光光點(diǎn)像素坐標(biāo)為（Px，Py）可得到x的值為：

其中CellSize是光敏單元上單個(gè)像素的尺寸，DeviationValue是通過像素點(diǎn)計(jì)算的投影距離和實(shí)際投影距離x的偏差量。當(dāng)被測(cè)物體與基線AB產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，x改變?yōu)閤，由以上條件可得被測(cè)物體運(yùn)動(dòng)距離y為：