1. 什么是扫描频率?
扫描频率就是激光雷达每秒旋转的圈数,单位是 Hz(赫兹)(圈/秒)。
- 10 Hz 表示雷达 1 秒钟转 10 圈,每圈用时 0.1 秒。
- 20 Hz 表示雷达 1 秒钟转 20 圈,每圈用时 0.05 秒。
所以扫描频率越高,旋转越快,单圈耗时越短。
2. 为什么扫描越快,水平分辨率越低?
水平分辨率通常用“水平角分辨率”表示,即相邻两个激光测距点之间的角度间隔。
在机械旋转式激光雷达中,激光器以固定时间间隔发射激光脉冲(比如每秒固定发射 N 次)。
- 如果旋转慢(扫描频率低),一圈花的时间长,那么在同样的发射频率下,一圈内发射的次数就多 →点与点之间的角度间隔小→水平角分辨率高。
- 如果旋转快(扫描频率高),一圈花的时间短,同样发射频率下,一圈内发射的次数就少 →点与点之间的角度间隔大→水平角分辨率低。
你举的例子:
10 Hz & 水平角分辨率 0.2° → 一圈点数 = 360 / 0.2 = 1800 点 / 圈
20 Hz & 水平角分辨率 0.4° → 一圈点数 = 360 / 0.4 = 900 点 / 圈
关键:激光器的发射频率(激光脉冲重复频率)通常是固定的,因此旋转越快,分配到每圈的点数必然减少,角分辨率越低。
3. 扫描频率与水平分辨率的关系
f(scan) 圈/秒
horizontal resolution= 360°/每圈点数=两点之间的角度,也即水平角分辨率
可见,水平角分辨率与扫描频率成正比—— 扫描频率越高,角分辨率数值越大(即分辨率越低)。
水平角分辨率与激光雷达发射频率成反比—— 发射频率越高,叫分辨率数值越小。
4. 你给的数值验证
禾赛 64 线激光雷达:
- 单圈点数 = 水平点数 × 线数
- 每秒总点数 = 单圈点数 × 扫描频率
10 Hz 时,水平角分辨率 0.2° → 水平点数 = 1800 → 单圈点数 = 1800 × 64 = 115200
每秒总点数 = 115200 × 10 =1,152,000 pts/s
20 Hz 时,水平角分辨率 0.4° → 水平点数 = 900 → 单圈点数 = 900 × 64 = 57600
每秒总点数 = 57600 × 20 =1,152,000 pts/s
可见虽然扫描频率变了,但因为水平点数相应调整,每秒总点数保持不变,说明激光发射频率是固定的,约为 1.152 MHz。
总结
- 扫描频率:雷达旋转的速度(Hz)
- 扫描越快 → 每圈时间短 → 在固定发射频率下每圈点数少 → 水平角分辨率数值变大 → 分辨率降低
- 二者关系由激光发射频率固定决定,属于机械旋转式激光雷达的固有特性。