Automated control system for mobile robot with usage of LIDAR technology
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雷射雷達行業非常廣闊，每個細分方向都可以大有所為，就單線雷射雷達而言，致力於解決好機器人的自主定位導航能力，能突破的道路只有一條：以實用性和可靠性作為第一考慮，而非一味的去追求參數。
那麼作為一款供定位導航使用的雷射雷達，到底什麼才是衡量它實用和可靠的指標？
測距範圍？採樣率？精度？ 只是水面上的冰山一角！
作為主要用來測量距離的雷射雷達，其測量的最大距離（量程）自然是其最核心的指標。大部分雷射雷達，都會直接以測量距離，作為其主要指標。不過除了測距範圍外，相信大家也熟悉以下這些數據指標：
較高的掃描頻率，可以確保安裝雷射雷達的機器人，實現較快速度的運動，並且保證地圖建構的品質。
但要提高掃描頻率，並不只是簡單的加速，雷射雷達的內部掃描電機旋轉這麼簡單，對應的需要提高測距採樣率。否則當採樣頻率固定的情況下，更快的掃描速度，只會降低角分辨率。
除了測距距離、掃描頻率之外，測量分辨率和精度，對於雷射雷達性能來說同樣重要，並且對於三角測距雷射雷達而言，也更具有挑戰。
由於測量原理的關係，雖然一般在10米以內，都可以實現很高的測距分辨率，但其分辨率亦會隨著探測物體距離增加，而劇烈下降。
因此，為了實現更遠距離的探測，就不只是增加雷射器功率這麼簡單了，需要對於測距核心有本質的改良。同時為了可靠量產，也需要做很多的配套工作。
上面列舉的這些性能指標，都是大家所知道的，自然也是雷射雷達廠商長久以來，一直在不斷追求和突破的。
不過，這個並不是說要盲目的追求這些指標的提高，而是要像前面所說，要更加看重整體產品的實用和可靠性，更好的參數不一定能帶來更好的產品，可能還會帶來其他方面的缺失。
所以現在，我們來聊聊，你可能不熟悉的雷射雷達的一面，也是在選擇雷射雷達產品時，所需要注重考慮的因素。
水下的冰山－日光抗擊能力和深色物體檢出率
除了上述測距距離、採樣率、精度等大家都熟知的性能指標外，在雷達實際使用中，還有兩個非常重要，但往往不太被大家瞭解的性能指標：
深色物體檢出率環境光抗乾擾能力
在實際工作中，很多應用環境中的物體，大多不是白色牆面，而是深色的，如傢具，暗色的牆紙。此時，雷射雷達本身是否對於暗色物體，有很好的檢出效果就非常重要。
一款號稱有10多米的雷射雷達，如果對於深色物體只有幾米的檢出率，那就容易導致機器定位和建圖出現問題，對後期的定位導航工作，也會產生很大的影響。
一款號稱有10多米的雷射雷達，如果對於深色物體只有幾米的檢出率，那就容易導致機器定位和建圖出現問題，對後期的定位導航工作，也會產生很大的影響。
目前，雷射雷達所標稱的距離，大多以90％反光率的漫反射物體（如白紙）作為測試基準。但實際上，對於黑色數據的有效檢出，也同樣是一個重要的性能指標。
深色物體吸收了絕大部分的光能量，要讓雷射雷達對於深色物體，具有和白色物體，一樣的檢出能力是不現實的，對於以機器視覺為核心的三角測距，遠離雷達而言更是如此。
不過，正因為這個指標的重要性，雷射雷達廠商一直將提升對深色物體探測能力，作為研發雷射雷達的重點方向之一，即使再難也力求突破。
經過這幾年來的多次更新，以大陸雷射雷達廠商思嵐來說，其A2M6對於僅有10％以下反射率的黑色物體，也可實現10米的檢測距離，這基本與目前TOF原理雷射雷達一致。
經過這幾年來的多次更新，以大陸雷射雷達廠商思嵐來說，其A2M6對於僅有10％以下反射率的黑色物體，也可實現10米的檢測距離，這基本與目前TOF原理雷射雷達一致。
說得再多也不如實際檢驗：
看到通道盡頭的黑色物體了嗎？這種幾乎不反射光的黑色是很多三角測距雷射雷達的噩夢。但從實用性角度看，一款標稱10米以上的雷射雷達，必須至少能在6米距離以上，有效得進行檢測。但是RPLIDAR A2M6即使在10米距離下，仍舊可以對其進行有效檢測。
RPLIDAR A2M6
對黑色檢出能力較弱的早期雷達
要知道，對於不同反射率物體的最大檢出距離，是雷射雷達的一大檢驗指標。目的只有一個，讓雷射雷達在實際工作中，也同樣表現出色。
除了深色物體檢出能力外，實際工作環境，也會受到各類環境光照的影響。從落地窗投射進來的陽光、各類室內的人造光源，甚至是直接暴露在室外工作，這些情況都有可能，對於雷射雷達產生干擾。
這對於採用三角測距法原理的雷射雷達來說，影響更加嚴重。因為需要能夠區分出，環境光和雷射信號，就需要有更優異的處理算法和光學調校。
傳統受限於原理，三角測距法的雷射雷達，都會給大家一種完全無法抗擊環境光照的印象，更不提在室外可以工作的可能性了。
不過，對於RPLIDAR而言並不是如此，環境光抗干擾能力從第一代RPLIDAR A1開始就是我們非常重視的指標。以至於對於A2M6系列來說，甚至已經可以完成一定的室外工作任務。
那麼，環境光干擾到底有什麼問題呢？它會導致雷達出現噪聲，影響使用。
一般環境光干擾有如下兩種形式：
a）局部干擾光源產生的噪點
像畫面中這類人造光源，或者透過窗戶從外部射入的陽光，會對於某個特定測量角度產生干擾。
人造光源可能會產生測距干擾
b）全局環境光干擾產生的致盲和噪點
這類情況一般出現在室外情況下，由於環境整體的背景光照較強，會導致雷達在各方向上，都可能出現干擾。
同時，也可能導致雷達的有效測量距離變短，或者完全無法進行距離測量。
如果不對這類干擾進行處理，就會像下圖那樣：
要很好的實現抗擊光干擾，對於三角測距雷射雷達來說，一直是一個很大的挑戰。良好的抗環境光能力很大程度上，也和前面提到的深色物體檢出率，很多時候也是矛盾的，除非對雷射的安全性置之不理。
這裡，我們展示一些相關的測試效果。比如試試看直接一個強光燈對著雷射雷達？ 像是浴室燈泡會直接產生紅外光的：
在室外整體環境光較強的情況下，這個雷射雷達，並不會出現致盲或者干擾的問題。當正午陽光照射在牆面上，雷射雷達還能測到數據嗎？像是下圖中，雷射雷達不但在5米處，毫無壓力的檢測出了陽光直射的牆面，同時也順利的探測了環境周圍其他物體。
在一定程度上，經過這幾年的努力，雷射雷達已經具有相對優異的環境光抗擊能力，甚至在完全室外的環境下，也可以承擔一系列工作。當然，我們也深知目前這一切，還有很多工作要做，並將一直致力於其性能的提升。
其實，任何一款好產品，都不僅僅是它所標識的核心參數，那麼簡單。背後一定還存在著更多的邏輯，和相互之間的牽扯。雖然你未必熟悉過，但它們默默的守護著，這款產品在實際工作中表現出色。技術細節有千千萬萬，但不變的都是，對於一款產品的執著。
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