激光雷达扫描模式的数学描述

Question

我正在检查激光雷达传感器及其扫描模式，我看到了这个：

这是名为 Livox Horizon 的激光雷达的扫描模式，但也可以在其他激光雷达型号中看到。

我想对这些激光雷达进行建模，我想知道这种模式的数学描述是什么或者如何在程序中实现它。

Answer 1

该图显示了激光束随时间的水平和垂直偏转角度积分。 如果这些角度是 θ 和 φ，时间是 t，那么扫描图案的模型将具有以下形式：

θ = f(t)
φ = g(t)

我假设光束从安装在云台机构（如检流计）上的反射器反射，该机构可以左右转动反射器（θ）和上下（φ）。

如果f和g是正弦波（或正弦波的组合），则可以通过调整其幅度和频率来产生各种扫描图案。

浏览各种在线资源，该设备似乎一开始就带有您从 Spirograph 玩具中获得的那种 花状图案 。

Livox 称其扫描模式为“非重复”。 我认为这意味着

f 和 g 的频率相对质数。 因此，尽管每个周期都在重复，但这些周期永远不会对齐（或者至少在实际上很短的时间内不会对齐）。 在上面显示的花朵图案中，您可以看到扫描开始和停止的位置。 每一次，新的花瓣都会与已有的花瓣偏移。 在重复扫描中，它们将是新花瓣与之前的花瓣对齐的一段时间。

激光雷达可能有一个透镜（或透镜组合）来改变扫描模式，例如，通过延长水平扫描。 从图案上看，似乎还存在一些（故意的？）“针垫”失真，这可以通过镜头系统来完成。 我不确定镜头系统是否必要。 通过向

g(t) 添加额外项，可以实现从上到下的缩小。

Livox 的描述称这是一款多激光扫描仪。 我的猜测是，有

n 轻微偏移的光束从同一个反射器反射，以便在相同的时间内覆盖更多的区域。这可以解释明显的循环束。