一文了解固態(tài)激光雷達(dá)三種技術(shù)路線

現(xiàn)如今，信息技術(shù)發(fā)展推動(dòng)激光雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展與升級(jí)，人工智能時(shí)代的到來(lái)，激光雷達(dá)也被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)駕駛，機(jī)器人等高新科技領(lǐng)域，充當(dāng)著重要的感知轉(zhuǎn)化工具，其中固態(tài)激光雷達(dá)成為了業(yè)內(nèi)的關(guān)注熱點(diǎn)。

什么是固態(tài)激光雷達(dá)？

理論上來(lái)講，固態(tài)激光雷達(dá)是完全沒(méi)有移動(dòng)部件的雷達(dá)，光相控陣（Optical Phased Array）和 Flash 是它典型技術(shù)路線，也被認(rèn)為是純固態(tài)激光雷達(dá)方案。

固態(tài)激光雷達(dá)工作原理

固態(tài)激光雷達(dá)主要是依靠波的反射和接收來(lái)探測(cè)目標(biāo)的特性，大多源自三維圖像傳感器的研究，實(shí)際上源自紅外焦平面成像儀，焦平面探測(cè)器的焦平面上排列著感光元件陣列，從無(wú)限遠(yuǎn)處發(fā)射的紅外線經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)成像在系統(tǒng)焦平面的這些感光元件上，探測(cè)器將接受到光的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并進(jìn)行積分放大、采樣保持，通過(guò)輸出緩沖和多路傳輸系統(tǒng)，最終送達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)形成圖像。

固態(tài)激光雷達(dá)形成的三種技術(shù)路線

經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，固態(tài)激光雷達(dá)的基本框架已經(jīng)比較清晰了。以下是目前主流的三種方案：

1.MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微機(jī)電系統(tǒng)

 MEMS是微機(jī)系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical System）的英文縮寫，MEMS是美國(guó)的叫法，它是指將機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行微型化，電子化的設(shè)計(jì)，把原本體積大的機(jī)械結(jié)構(gòu)用過(guò)微電子工藝集成在硅基芯片上，能進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，通過(guò)MEMS 微鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)垂直方面的一維掃描，其他的光源是采用光纖激光器，這么做主要是由于905納米管子重頻做不高，重頻高的話平均功率就會(huì)過(guò)大，從而影響到激光管的壽命。

從嚴(yán)格意義上來(lái)講，MEMS 并不能算是純固態(tài)激光雷達(dá)，因?yàn)樵?MEMS 方案中沒(méi)有完全消除機(jī)械，只是將機(jī)械微型化了。

2.OPA（optical phased array）光學(xué)相控陣技術(shù)

光學(xué)相控陣技術(shù)通過(guò)對(duì)光束陣列中單元光束相位的控制,從而實(shí)現(xiàn)陣列光束等相面的重構(gòu)或精密調(diào)控,加以控制后主光束就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的方向進(jìn)行掃描。雷達(dá)的精度可以做到毫米級(jí)，唯一的難點(diǎn)是在于怎樣把單位時(shí)間內(nèi)測(cè)量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)提高和投入成本巨大等問(wèn)題。

3.Flash

Flash激光雷達(dá)的成像原理是發(fā)射大面積激光一次照亮整個(gè)場(chǎng)景，然后使用多個(gè)傳感器接收檢測(cè)和反射光。但最大的問(wèn)題是，這種工作模式需要非常高的激光功率。在體積限制下，F(xiàn)lash激光雷達(dá)的功率密度不能很高。因此，F(xiàn)lash激光雷達(dá)目前的問(wèn)題是，由于功率密度的限制，無(wú)法考慮三個(gè)參數(shù)：視場(chǎng)角、檢測(cè)距離和分辨率，即如果檢測(cè)距離較遠(yuǎn)，則需要犧牲視場(chǎng)角或分辨率；如果需要高分辨率，則需要犧牲視場(chǎng)角或檢測(cè)距離。

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