一种单线全周式扫描激光雷达的应用及与同类传感器的比较
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摘 要：随着现代科技的快速发展，在建筑测绘、地形勘探等工作当中，对于激光雷达的应用较多。激光雷达种类主要包括了单线/多线两种形式，其能够对目标进行三维扫描，通过构建三维立体空间，实现对目标的全方位把握。本文研究过程中，对一种单纤全周式扫描激光雷达进行了分析，对其功能进行把握，并将其与同类传感器进行比较，分析这种单线全周式扫描激光雷达的优势，从而将其进行更好地推广和应用。
关键词：激光雷达;传感器;比较分析
现阶段，激光雷达在环境探测领域得到了广泛地应用。激光雷达是计算机环境感知工具之一，通过对激光雷达进行应用，能够对周围环境进行有效探测和感知，从而构建二维或是三维模型。随着科学技术的快速发展，激光雷达能够有效地进行环境探测，对未知环境进行更好地判断，从而获取环境的相关信息，为相关工作提供一定的参考和依据。在进行环境探测过程中，由于雷达和视觉系统的分辨率存在一定的精度限制，无法对环境进行精密的探测。这一情况下，激光雷达得到了广泛地应用，其在环境数据获取过程中，可以获得更加精确地数据信息，从而为相关工作提供有效的参考和依据。本文在对激光雷达应用问题研究过程中，选择一种单纤全周式扫描激光雷达，并将其与同类的传感器进行比较，以把握激光雷达的先进性，使其得到更好地推广和应用。
1 激光雷达种类划分
从当前激光雷达的种类来看，主要分为两种，一种是单线型激光雷达，一种是多线型激光雷达。单线激光雷达比较常见的型号为德国生产的LMS151单线激光雷达、澳大利亚的Robot Eye RE05激光雷达。多线型激光雷达比较常见的有德国的LUX8L 8线激光雷达、美国的16线、32线、64线激光雷达。单线激光雷达和多线激光雷达最大的差别在于扫描区域不同，单线激光雷达只能够进行二维平面扫描，而多线激光雷达可以实现三维区域扫描。但本研究中对一种单线全周式扫描激光雷达进行了研究，这种激光雷达由澳大利亚生产，其型号为Robot Eye RE05激光雷达，这种雷达具有三维空间扫描的特性。与单线型激光雷达和多线型激光雷达对比而言，Robot Eye RE05激光雷达具有其独特的优势，在进行环境扫描过程中，可以对区域环境信息进行更加有效地获取。
2 单线全周式扫描激光雷达概述
Robot Eye RE05激光雷达是澳大利亚的Ocular公司生产的一种单线全周式扫描激光雷达，相对于其他单线型激光雷达和一些多线型激光雷达而言，其最大的优势在于能够实现三维扫描，能够对周围环境进行全方位的探测。接下来，本文对Robot Eye RE05激光雷达的结构及相关扫描模式进行了分析，具体内容如下：
2.1 Robot Eye RE05激光雷达的机械结构
Robot Eye RE05激光雷达具有独特的机械设计，其机身保持静止的状态，在其内部设计过程中，将激光器和探头固定在了一起。同时，Robot Eye RE05激光雷达在应用时，可以根据用户的实际需要，对探头进行更换。如用户想要实现三维扫描，可以安装三维扫描探头，以实现三维探测的目标。受到Robot Eye RE05激光雷达机械结构的影响，其方位角的范围为360°，可以实现无死角扫描。探头的俯仰角度范围在-35°—35°之间，其角分辨率为0.01°。Robot Eye RE05激光雷达的扫描镜头是单独存在的，这使镜头动力控制不会影响到探头的扫描精度，在进行周围环境扫描过程中，对其误差的计算不必考虑镜头误差影响因素。同时，在利用Robot Eye RE05激光雷达进行扫描过程中，扫描模式如何选择，不会对三维点角度精度产生影响。
2.2 Robot Eye RE05激光雷达的扫描模式分析
现阶段，Robot Eye RE05激光雷达主要包括了全区域扫描、限定边界扫描、感兴趣区域扫描三种扫描模式，这与其他單线型、多线型激光雷达有着一定的差别。
2.2.1 全区域扫描
全区域扫描模式是Robot Eye RE05激光雷达的一个突出特点，在应用过程中，它的方位角能够在0-360°之间进行自由地调整，并且其俯仰角度范围可以在-35°—35°之间进行自由调整，能够实现三维扫描，从而不留死角的获取周围环境信息。在将Robot Eye RE05激光雷达应用于室内环境扫描当中，可以对室内环境进行全方位的获取，并且可以不留死角的获取全区域信息。在进行环境扫描过程中，可以对方位角和扫描的线数进行自由地调整。方位角变化率的单位是Hz，其是探头每秒旋转角度;扫描线数这一参数主要反映了最大俯仰角范围内的激光线数。在对Robot Eye RE05激光雷达应用时，给定的方位角变化率和扫描线数是连续的。
2.2.2 限定边界扫描
限定边界扫描模式主要是在全区域扫描的基础上，根据实际需要，选择特殊区域进行扫描的一种模式。一般来说，限定边界扫描主要在扫描过程中，在垂直方向进行扫描区域的截取。同时，限定边界扫描在水平方向上依旧可以实现360°无死角扫描，并且根据探头方位角的变化情况增加了俯角和仰角的最值。
2.2.3 感兴趣区域三维扫描
在进行环境探测过程中，根据实际需要对某一区域进行限定扫描，主要集中于一个特殊区域进行扫描。感兴趣区域扫描一般受到用户需要影响，用户利用Robot Eye RE05激光雷达扫描时，会对扫描环境中的特定区域进行选取，之后对这一区域的3D数据进行获取。结合Robot Eye RE05激光雷达的特点，在感兴趣区域扫描过程中，获取的区域信息形状为长方形，并且这一扫描区域受到了探头的方位角、俯仰角大小影响。感兴趣区域三维扫描过程中，探头的方位角变化以及扫描线数会影响到扫描区域的分辨率。一般来说，在利用Robot Eye RE05激光雷达进行三维扫描时，其范围在5°-180°之间。受此影响，在进行感兴趣区域三维扫描时，主要选择极大值和极小值之间的较短弧线区域作为扫描的范围。 3 Robot Eye RE05激光雷达特性分析
从Robot Eye RE05激光雷达的扫描模式及其结构来看，其具有较高的性能，扫描的距离较长，并且扫描的范围较大，能够快速的进行空间云点生成。同时，Robot Eye RE05激光雷达具有较高的灵活性，这使其在室内环境和室外环境扫描中得到了广泛地应用。在进行室内和室外环境扫描时，其采样率可达到30kHz，采集的高度在30m-250m，能够快速地形成点云数据，从而对区域范围的环境进行快速成样，为相关工作提供有效地参照。同时，对比Robot Eye RE05激光雷达与其他单线型和多线型激光雷达来看，该型号的激光雷达成像具有3D效果，并且灵活性较好，可以在设备运转过程中对扫描模式进行自由地切换，使扫描工作更加方便。而且在进行模式切换时，切换的速度较快，仅仅几毫秒的时间就可以完成扫描模式切换，能够对
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环境信息进行更加快捷地获取。同时，相对于其他激光雷达而言，其在对特殊区域扫描时，能够更加快速、灵活地获取信息，具有独特的优越性。
4 结束语
综合上述分析来看，Robot Eye RE05激光雷达在进行环境扫描时，相对于其他单线型激光雷达具有更大的优势，其灵活性较好，扫描精度较高，并且可以根据扫描的需要，对扫描模式进行灵活地切换，极大地方便了环境信息扫描需要。同时，在对Robot Eye RE05激光雷达应用时，能够自由的进行扫描速度调整，使该型号的雷达在不同环境下进行环境扫描，并且其分辨率可以得到较好的保证，对扫描区域信息进行有效获取。同时，对比其他传感器，Robot Eye RE05激光雷达能够灵活地进行数据搜集，并且可以在各种复杂的三维空间中进行信息扫描、目标识别以及跟踪等任务。因此，在进行环境扫描过程中，要注重对Robot Eye RE05激光雷达的优势进行把握，从而提升扫描的效率和精确性，以满足实际工作需要。
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