物理科研项目:当激光遇见AI:揭秘智能科技背后的光学密码

科研热点:激光雷达

激光雷达LiDAR的全称为Light Detection and Ranging激光探测和测距,又称光学雷达,是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。激光雷达的最初应用是一种国土防空型雷达,主要搭载在陆基对空雷达系统上。

激光雷达的工作原理:对人畜无害的红外光束Light Pluses发射、反射和接收来探测物体。

【物理科研】当激光遇见AI:揭秘智能科技背后的光学密码

自动驾驶中的雷达

激光雷达被广泛用于无人自动驾驶和机器人领域,被誉为“眼睛”。

激光雷达通过激光器和探测器组成的收发阵列,结合光束扫描,可以对汽车/机器人所处环境进行实时感知,获取周围物体精确距离及轮廓信息,以实现避障功能;同时,结合预先采集的高精地图,汽车/机器人在环境中通过激光雷达的定位精度可达厘米量级,以实现自主导航。

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由科研专家亲自指导进行激光实验

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【物理科研】当激光遇见AI:揭秘智能科技背后的光学密码

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1916 年,爱因斯坦提出了光的受激发射理论,自此人类开启了对激光的认知。激光自诞生便广泛应用于军事、医疗、通讯、工业、航空等领域,被认为是继核能、电脑、半导体之后人类最重要的发明之一。随着人工智能技术的发展,基于智能避障技术的扫地机器人、汽车自动驾驶等领域发展迅速,其中激光雷达是智能避障实现目标识别的核心技术。

作为一种新兴崛起的感知硬件,激光雷达的原理是通过发射激光来测量周围事物的距离,利用扫描镜控制光束对目标进行扫描,并探测目标不同位置的返回光信号来获取探测目标表面的深度信息,从而实现三维成像的目的。发射的激光线束越多,感知的区域和细节就越多。激光雷达也被越来越多的头部汽车企业应用在自动驾驶的应用中。

该项目联合国家级光学工程研究中心激光三维成像领域的专家,通过认识激光、控制激光、测量激光来研究探讨激光雷达的基本原理、设计实现以及当前其在避障机器人方面应用存在的挑战,深度理解当前激光雷达的技术原理以及未来智能科技的发展。

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——陈同学上实剑桥浦东校区

让我印象最深的实验是搭建激光单点测距系统,这个实验让我第一次尝试去搭建一个完整的设备并且去进行实验和测量,我也从中学到了很多。除此之外我还学到了很多理论知识,比如超构镜,激光雷达的应用和原理等等,同时也提升了我自己动手做实验的能力,让我领略了真正的物理世界的奇妙。我觉得这是一次对我未来的专业非常有用的经历,在学习中也让我对科学更加感兴趣。

——罗同学 上海民办位育中学

通过这次活动,我学会了和同学合作分工解决问题、完成实验。在众多实验之中,我收获最大的是用小车推动一起装置,对周围设施进行3d扫描。我的目标留学方向是数字艺术,而这个实验启发了我的设计想法。由于我发现经过扫描后的模型根据反射率的不同,从而呈现出不同颜色,我认为可以将周围环境的模型导入到电脑中,以五彩斑斓的建筑物作为艺术品,用于作品集的制作中。因此,我认为这个实验可以将物理与艺术进行完美的结合。

——付同学 成都美视学校

激光单点测距的系统搭建让我印象深刻,我学会了如何用飞行测距法测量距离,也了解了激光单点测距的原理。还了解到了有哪些因素会影响回波功率的大小,比如光束直径大小,分散角,距离等。也了解到了激光雷达在生活中的应用,比如自动驾驶,航空,考古,农业等多方面。这次经历也让我坚定了学习物理,学习科学技术,为世界发展做出贡献。

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国家级科研院所实验室

每天6小时以上,完成物理应用研究实践操作

科研专家亲自指导

特邀国家级光学工程研究中心激光三维成像领域的专家指导,系统学习激光雷达的基本原理,以及在自动驾驶中的设计实现

亲身体验前沿科研

进行激光、光电探测实验以及智能避障机器人测试实验

成果应用

科研成果应用于激光雷达的技术支持以及未来智能科技的发展

三证书助力背景提升

● XLAB项目结业证书

●UCAS官方推荐的“ASDAN Science Award”证书

● 科研院所实践证书

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DAY 0
  • 入住酒店,做好课程前准备
DAY 1
  • 开幕式,了解光学,认识激光雷达
  • 认识激光及产生激光
DAY 2
  • 认识光学透镜;透镜的成像规律及焦距的测量方法
  • 认识平面光学元件;按照扩束倍数正确组装扩束镜;搭建激光扩束实验装置
DAY 3
  • 激光单点测距系统的搭建;测距模拟前端原理与电路连接;光电探测器实验;掌握APD使用方法
  • 光路系统搭建
DAY 4
  • 激光扫描测距系统搭建
  • 激光雷达实地扫描建模
DAY 5
  • 实验收尾、准备汇报内容
  • 分组进行汇报、科研导师点评、颁发证书

*该日程供参考,可能根据实际情况微调

【物理科研】当激光遇见AI:揭秘智能科技背后的光学密码

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精彩实验照片

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XLAB项目结业证书

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ASDAN SCIENCE SHORT COURSES CREDIT证书

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科研院所实践证书sample

XLAB项目结业证书

ASDAN SCIENCE SHORT COURSES CREDIT科学奖证书

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【竞赛报名/项目咨询+微信:mollywei007】

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