LiDARの原理などのまとめ

1. LiDARの計測的基本原理
電気情報工学科第４学年 佐藤凌雅

2. LiDARとは
• Light Detection and Ranging(光波による探知及び測距)
• レーザ光をパルス状に照射し，物体に反射されて帰ってくるまでの
時間から距離を計測
• 電波の反射率が低い物体も検出できる
• 高い空間分解能で距離と方位の検出が可能
• 物体検出だけでなく，それらの間のフリースペースの検出も可能
• ただし，RADARと比較すると高価

3. レーザによる測距の種類
• 位相差検出方式
→レーザの出射光と反射光の位相差で測距
• TOF方式
→レーザの出射から帰ってくるまでの時間で測距
→LiDARはこれ
• 三角測距方式
→三角測量法を用いて測距

4. TOF（ Time of Flight ）方式の原理
照射したレーザが帰ってくるまでの
時間t[s]から距離L[m]を測定
𝐿 =
1
2
𝑐𝑡
ただし，c= 299792458[m/s]（光速）
光速と経過時間からレーザの往復の長さを
算出し，それを半分にすることで片道分の
距離にしているだけ

5. 自動車への搭載について
実際に自動車に搭載して測距する
→スキャナ自体が移動してしまう
自動運転を行うための正確な測定のためには…
→車両の位置をGPS，車両の姿勢をIMUで計測
→LiDARで計測した座標を大域的な座標系へ変換

6. 余談 〜LiDARの呼び方について〜
ロボコンで「LRF」というセンサをよく聞くので，関連を調べてみた
ところ，「LiDAR」のことだった．
• LiDAR：産業界（自動運転など）で用いられる
• LRF：学術系（特にロボティクス分野）で用いられる
両者，名前は違うが同じものを指す
その他，「レーザレーダ」「測域センサ」とも呼ばれるよう
検索の際，LiDARでヒットしなくてもLRFならヒットするかも？？

7. 調べきれなかったこと
得られた点群のデータの具体的な処理方法
→推測だが，得られた極座標的なデータを直交座標に変換する？
物体の検出などのアルゴリズム
→実装例を見るとほとんどがライブラリなどを用いて処理していた
LiDARの計測的基本原理

8. 参考文献
• https://www.denso.com/jp/ja/innovation/technology/dtr/v2
1/keynote-03.pdf
• https://www.keyence.co.jp/ss/products/process/levelsensor
/type/laser.jsp
• http://iot-jp.com/iotsummary/iottech/sensortech/lidar/.html
• https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjspe/79/5/79_384/_pdf
• https://blog.browniealice.net/post/how_to_use_urg/