LIDAR

• 又稱: Light Detection and Ranging
• 類別: Sensing › Exteroceptive
• 標籤: sensors, perception, navigation

以雷射為基礎的感測技術，利用光脈衝量測距離來建立 3D 地圖。

定義

光達（LIDAR，Light Detection and Ranging）使用雷射脈衝量測距離並建立精細的 3D 地圖。其原理是發射雷射脈衝、量測返回時間，並建立環境的點雲。是自主導航與避障不可或缺的感測器。

為何重要

光達（LIDAR）讓機器人得知世界形狀的度量真相。攝影機產生的是必須推論距離的像素；光達則直接回傳以公尺為單位的測距值，而且大致不受光線影響。這個差別，就是光達成為大多數正規建圖與導航堆疊之基石的原因：以測距值建立的地圖，在建構上就具備正確的尺寸。這也是為什麼光達在許多物料清單上仍是昂貴的一項，以及為什麼固態光達價格的下滑，對改變愛好者機器人能力的影響，幾乎超過其他任何元件。

主要應用

• SLAM 與佔據地圖：在追蹤自身位置的同時，建立未知空間的度量地圖
• 障礙物偵測與避障：在黑暗中也不會劣化的可靠測距
• 對照已知地圖定位：把即時掃描與儲存的地圖匹配，以修正里程計漂移
• 自駕車感知：用於偵測與分類車輛、行人與路緣的 3D 點雲
• 體積與農業測量：從移動平台量測作物高度、料堆或地形
• 停靠與精確接近：量測到充電站或棧板的距離與角度

實際應用

RPLIDAR 系列之類的 2D 旋轉光達（LIDAR）是室內移動機器人的標準起點：它每秒掃過單一平面數次，並把資料送給 SLAM 套件以建立佔據網格。這個單一平面也是它的限制：它看得到桌腳卻看不到桌面，因此機器人可以把房間的地圖畫得完美無缺，卻仍然撞上懸伸的表面。戶外與自駕車的應用則轉向 Hesai、Ouster 或 RoboSense 等廠商的 3D 光達，它們同時取樣多個垂直角度，產生的點雲密度足以分類障礙物，而不只是避開它們。

常見誤解

• 光達（LIDAR）什麼都看得到：玻璃、鏡子、深色霧面表面以及大雨或灰塵，都會回傳品質不佳或誤導的資料
• 2D 與 3D 光達是同一種技術、只是價格不同：2D 光達只取樣一個平面，對其上方或下方的任何東西都看不見，這是本質上而非程度上的差異
• 有了光達就不需要攝影機：它量測的是幾何，而不是顏色、文字或語意，因此無法讀取標誌，也無法區分人與形狀相似的柱子
• 每秒點數越多就理所當然越好：超出運算預算所能處理的資料量，送來之後只會被丟棄

誰需要了解

• 任何指定必須在未經人工教導之空間中導航之移動機器人規格的人
• 在為感知堆疊於光達（LIDAR）、深度攝影機與雙目視覺之間做選擇的開發者
• 權衡物料清單成本的採購者，光達往往是其中最大的單項感測器
• 在除錯看起來扭曲、重影或漂移之地圖的工程師
• 想了解建圖機器人為何仍會撞上玻璃門與桌面的學生

相關技術

• SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）
• 點雲處理（PCL、Open3D）
• 飛時測距相機
• 雷達感測器
• 用於光達（LiDAR）慣性里程計的 IMU（慣性量測單元）
• ROS 光達驅動套件（例如 velodyne_driver、ouster_ros）
• 固態光達
• 攝影測量

相關術語

• IMU
• Depth Camera

相關專案

• Open3D: Modern library for 3D point cloud processing, mesh operations, and 3D machine learning
• PCL: Industry-standard C++ library for point cloud processing in robotics perception
• Nav2: ROS 2 navigation stack with path planning and obstacle avoidance for mobile robots
• DimOS: Python robotics runtime with agents, SLAM and teleop, no ROS required
• ROS Motion Planning: One repo implementing 40+ classic and learning-based robot path planners as ROS plugins
• OpenMind OM1: AI-native operating system for robots with modular perception, cognition, and action

相關產品

• JT16: Hesai Technology
• QT128: Hesai Technology
• XT32: Hesai Technology
• 360 DTOF LiDAR Scanner: Innomaker
• Avia: Livox (DJI)
• HAP: Livox (DJI)

影片

• How Does LiDAR Remote Sensing Work?: NEON Science

維基百科

• 光学雷达