『雷达』成本仅100美元的激光雷达：这个项目教你零基础DIY |机器人|DIY|无人驾驶|

机器之心报道
参与：肖清
从 PCB 到上位机软件全开源，项目中所有材料均能买到，不怕你做不出来。

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激光雷达能够帮助机器人快速获取其周围环境信息，且具有探测范围广、精度高、抗干扰能力强等优势，是自动驾驶汽车、扫地机器人、仓储机器人等一系列地面自主移动机器人的重要组成部分。然而，目前工业级激光雷达往往造价高昂，像谷歌、百度造的那些无人车，其激光雷达的造价甚至超过了车辆本身的价值，让普通人望而却步。即使是探测范围仅有 25m 的单线激光雷达，在某宝上也卖到了千元级别。
想入坑自动驾驶却无法承受激光雷达高昂的价格？这个由俄罗斯的一位 Github 主近期开源的项目也许非常适合你，让你也能低成本自制激光雷达。
项目地址：https://github.com/iliasam/OpenTOFLidar
效果演示
我们先来看看该项目制作完成后激光雷达的参数，这也许是大家最关心的问题，毕竟抛开精度谈价格都是在耍流氓！

扫描速度：每秒 15 次
分辨率：大约检测距离的 1% ，但不会优于±2 cm
最小检测距离：5 cm
最大检测距离：大约 25 米（白色反射平面）
角分辨率：0.5 度
扫描频率：大约 11 kHz
扫描角度范围：大约 230 度，改变相应结构还有一定提升空间
功率：5 V/0.1 A（也就是 0.5 瓦），刚启动时电压可能会超过 0.8A
尺寸：50x50x120 mm

下图为该激光雷达的 CAD 模型与成品图。

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在作者公寓的检测效果如下图所示

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项目作者表示制作该激光雷达大零部件总成本大约只需要 114 美元，且激光发射器与接收器所使用的光学透镜均为监控相机标准镜头。看到这里你是不是已经忍不住想要自己上手试一试了呢？下面我们逐一为大家道来其制作过程。
激光雷达测距原理及其制作流程
该激光雷达采用的是 TOF（Time-of-Flight）测距原理。由于之后的镜头选型、安装调试与校准均涉及到 TOF 原理的知识，这里我们简要介绍一下它。
测距原理
如下图所示，激光器发射出一系列光脉冲，遇到物体反射后被感光元件捕获，感光元件产生的电信号经过放大器后，使用运算电路捕捉其上升沿或下降沿计算出光脉冲在空中的飞行时间，结合光速即可得到被测物体距离激光雷达的距离。

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TOP 测距原理示意图（图片来源：维基百科）
【『雷达』成本仅100美元的激光雷达：这个项目教你零基础DIY】我们从 TOP 测距的原理可以看出，以下几个因素决定了激光雷达的测量性能：
1. 环境中物体的颜色及其反射表面
由于 TOP 测距是通过计算光脉冲信号发射与接收前后的时间差来工作的，假如发射出的光脉冲被环境中物体吸收，或反射到感光元件测量范围之外，此时激光雷达是无法收集到正确测量数据的。这里举一个极端的，隐形战斗机就是通过使用能够吸收雷达的涂层以及较小的雷达反射面积来实现「隐身」的。

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当然由于室内的墙大多以白色或浅色为主，大可不必担心。需要注意的是当环境中存在镜子或颜色较深的物体时，激光雷达的测量精度会受到较大影响。