隨着激光雷達技術的普及，得益於其精確的距離分辨率和高角度分辨率，可獲取更豐富的輪廓信息，在自動化碼頭、礦場、工程車輛及機器人自動駕駛、交通監控、安防等諸多領域，已經成爲環境感知及安全防護的不可或缺的技術手段。

同時，在實驗室走向真實應用場景的過程中，市場所要求的是能全天候長時間可靠工作的產品，而不是隻能在特定環境下演示功能的原型機。

室外常見的干擾因素如雨、霧、雪、粉塵、高低溫、強光等，成爲激光雷達的投入實際應用的挑戰。

作爲激光雷達市場的先行者，西克早在1993年即推出了第一款安全型激光雷達PLS，1996年上市了第一代可以用於室外環境的激光雷達LMS2系列。基於全球大量的成功應用，西克深刻的理解室外環境對於激光雷達應用的挑戰，並且開發了一系列創新的技術用於提升激光雷達在室外惡劣環境的可靠性及穩定性。

多次回波（Multi－Echo）

SICK室外系列激光雷達（LMS111，LMS511，MRS1000，LD－MRS等），採用了多次回波技術。

典型的脈衝式TOF工作原理：激光雷達發出一束激光脈衝，當發射的激光被物體反射回接收器，通過發射和接收的時間差，即可計算出物體的距離。

● 單次回波： 接收器只要收到強度達到觸發閾值的回波信號，即認爲檢測到物體並計算輸出距離值。該方式缺陷在於，如果在掃描器和被測物之間有其它部分透光的物質，比如在室外環境中常見的雨雪塵等，部分的激光能量就會提前反射回來，只要達到觸發閾值就會被認爲是被測物而導致測量的錯誤。

● 多次回波：在單次回波的基礎上，激光接收單元對返回的激光波形利用內置的高速電路進行採樣分析，外界干擾的回波和有效被測物回波在波形及時間分佈上會有不同的特徵，由此可準確識別出真正的被測物的信號。

多次回波優勢：該技術的應用，使激光測量穿透玻璃、雨霧、粉塵等成爲可能，從而保證了在惡劣的戶外環境下可靠檢測。

顆粒物（雨、雪、粉塵）及霧氣過濾器

針對室外工況最常見的干擾，SICK激光雷達對應開發了顆粒物及霧氣干擾算法。大大增強了在相應室外環境下的工作穩定性。

前鏡污染報警（Contamination Monitor）

對於高污染的應用場景（比如礦場），當激光雷達前鏡的污染累積到一定程度，需要激光雷達有自我檢測功能。

LMS系列激光雷達，通過內置的光電接收單元，可以實現對前鏡透光率的實時監控。同時可以在軟件中設置報警閾值，當透光率低於一定值時，激光雷達可以通過指令及開關量的方式通知上位機。

合理的激光光斑尺寸

激光雷達所發射的激光束，其激光擴散度由光學部件控制。理論上激光光斑越小能測量的物體尺寸越小。但在室外應用環境中，過小的激光點極易受到室外雨滴及雪花等環境因素的干擾。SICK的激光雷達，基於理論計算及過往的豐富工程經驗，在測量精度及室外穩定性上達到了最優化的選擇。

寬工作溫度範圍及高防護等級

所有SICK室外型激光雷達，工作溫度都至少達到了零下30度到零上50度的範圍。部分產品（LMS511 Heavy Duty， LMS141，LD－MRS）可以達到–40 °C到 ＋60 °C。

防護等級設計爲IP67， LD－MRS甚至可以達到IP69K。

並且所有的產品出廠前都經過完善的高低溫及防水防塵測試，確保產品在實際室外環境中的可靠性能。

案例：由中國自主研發的長航程極地漫遊機器人順利通過在南極的“身體素質”測驗，在內陸冰蓋地區完成了30公里的自主行走。這是中國機器人首次在南極冰蓋實現自主行走。該機器人所有激光雷達即爲SICK LMS511。

室外環境測試及驗證

爲了確保室外型傳感器的在各類實際應用中的穩定性及可靠性，SICK AG投資創建了室外技術中心（Outdoor Technology Center），用於模擬如港口、交通、安防、礦業、工業車輛等各類應用場景。

相關文章