隨著機(jī)器人（Robot）、無(wú)人機(jī)（Drone）、無(wú)人搬運(yùn)車、自動(dòng)駕駛等新概念系統(tǒng)的興起，連帶刺激測(cè)距與避障（Obstacle Avoidance）技術(shù)需求。
其中測(cè)距為避障的基礎(chǔ)，并有多種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距，包含無(wú)線射頻（Radio Frequency；RF）、超音波（Ultrasonic）、紅外線（Infrared）以及激光／雷射（Laser）等。這些技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，且成本也有差異性。
其中，紅外線與激光屬光電半導(dǎo)體技術(shù)，分別運(yùn)用紅外線二極管（Infrared Light－Emitting Diode；IR LED）及激光二極管（Laser Diode；LD）的發(fā)波，而后接收回波來(lái)辨識(shí)物體的距離，紅外線技術(shù)適合短距離運(yùn)用，激光技術(shù)則適合長(zhǎng)距離范疇。另外，常見(jiàn)的避障技術(shù)還有無(wú)線射頻、超音波技術(shù)等，它們則常見(jiàn)于汽車領(lǐng)域應(yīng)用。
紅外線角度測(cè)距原理
一般的紅外測(cè)距都是采用三角測(cè)距的原理。紅外發(fā)射器按照一定角度發(fā)射紅外光束，遇到物體之后，光會(huì)反向回來(lái)，檢測(cè)到反射光之后，通過(guò)結(jié)構(gòu)上的幾何三角關(guān)系，就可以計(jì)算出物體距離D。
當(dāng)D的距離足夠近的時(shí)候，上圖中L值會(huì)相當(dāng)大，如果超過(guò)CCD的探測(cè)范圍，這時(shí)，雖然物體很近，但是傳感器反而看不到了。當(dāng)物體距離D很大時(shí)，L值就會(huì)很小，測(cè)量精度會(huì)變差。因此，常見(jiàn)的紅外傳感器測(cè)量距離都比較近。另外，對(duì)于透明的或者近似黑體的物體，紅外傳感器是無(wú)法檢測(cè)距離的。
激光相位差測(cè)距原理示意圖
常見(jiàn)的激光雷達(dá)則是基于飛行時(shí)間的（ToF，time of flight），通過(guò)測(cè)量激光的飛行時(shí)間來(lái)進(jìn)行測(cè)距d＝ct／2，其中d是距離，c是光速，t是從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔。激光雷達(dá)包括發(fā)射器和接收器 ，發(fā)射器用激光照射目標(biāo)，接收器接收反向回的光波。
對(duì)飛行時(shí)間的測(cè)量也有不同的方法，比如使用脈沖激光；另一種發(fā)射調(diào)頻后的連續(xù)激光波，通過(guò)測(cè)量接收到的反射波之間的差頻來(lái)測(cè)量時(shí)間。
比較簡(jiǎn)單的方案是測(cè)量反射光的相移，傳感器以已知的頻率發(fā)射一定幅度的調(diào)制光，并測(cè)量發(fā)射和反向信號(hào)之間的相移，如下圖三。調(diào)制信號(hào)的波長(zhǎng)為lamda＝c／f，其中c是光速，f是調(diào)制頻率，測(cè)量到發(fā)射和反射光束之間的相移差theta之后，距離可由lamda＊theta／4pi計(jì)算得到，如下圖四。
激光雷達(dá)的測(cè)量距離可以達(dá)到幾十米甚至上百米，角度分辨率高，通?？梢赃_(dá)到零點(diǎn)幾度，測(cè)距的精度也高。但測(cè)量距離的置信度會(huì)反比于接收信號(hào)幅度的平方，因此，黑體或者遠(yuǎn)距離的物體距離測(cè)量不會(huì)像光亮的、近距離的物體那么好的估計(jì)。并且，對(duì)于透明材料，比如玻璃，激光雷達(dá)就無(wú)能為力了。此外，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜、器件成本高，激光雷達(dá)的成本也很高。
調(diào)研機(jī)構(gòu)認(rèn)為，激光測(cè)距技術(shù)因價(jià)格較高，在室內(nèi)慢速移動(dòng)的系統(tǒng)上，較難取代紅外線或超音波技術(shù)，但激光的精確度高、可偵測(cè)的距離遠(yuǎn)等特性，則適用于戶外高速移動(dòng)系統(tǒng)，如高速行車、無(wú)人機(jī)飛行等。
短期內(nèi)業(yè)者偏向采取折衷方式，即各類系統(tǒng)使用多組或混用各種測(cè)距技術(shù)，確保偵測(cè)的可靠度，并維持偵測(cè)系統(tǒng)價(jià)格不致于過(guò)高，以提升市場(chǎng)普及度。
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