混合固态激光雷达
激光雷达已成为自动驾驶的关键传感器之一。市场上也有很多产品选择。然而,有一些关于激光雷达的说法,但非人士很难区分这些陈述。关于激光雷达的“谣言”将引起读者的关注。
激光雷达是一种非常高科技的设备:
激光雷达是在20世纪60年代早期发明脉冲激光后不久发明的。原理很简单。就像蝙蝠根据物体反射的声波测量物体的距离一样,激光雷达只是用光波取代声波。
激光雷达的作用是发射脉冲并测量从物体反射回来的时间。由于光速是恒定的,因此通过测量光波的飞行时间很容易计算距离。
混合固态激光雷达
一种是OPA光学相控阵方案,通过调节发射阵列中的每个发射单元的相对差来改变激光的射出角度,采用相控阵原理来完全取消机械结构。
第二种是Flash激光雷达,采用类似相机的工作模式,感光元件中的每个像素点都可以记录光子飞出的时间信息,运行时直接发射出一大片覆盖探测区域的激光,随后由高灵敏度的接收qi阵列计算每个像素对应的距离信息,从而完成对周围环境的绘制。
第三种是MEMS微振镜激光雷达,通过电流控制微镜旋转和侧转来完成激光扫描。但遗憾的是固态激光雷达的技术路径虽然很好,但是目前仍然没有SOP量产供货的案例。技术比较成熟的是被看做是下一代激光雷达的MEMS微振镜方案,但是由于其核心部件也就是微振镜,它本身是由非常细小的悬臂梁来固定和控制的,所以说非常脆弱,在可靠性和成本上就被打上了问号。而且也因为这个原因,MEMS方案也被部分厂商看作是一种混合固态方案。
激光雷达基本原理
激光雷达可以高精度、高准确度地获取目标的距离、速度等信息或者实现目标成像。如图1所示是激光雷达的发射和接收在同一系统中的工作原理。激光通过扫描器单元形成光束角度偏转,光束与目标作用形成反射/散射的回波。当接收端工作时,可产生原路返回的回波信号光子到达接收qi,接收端通过光电探测器形成信号接收,经过信号处理得到目标的距离、速度等信息或实现三维成像。可见,光束扫描器和探测系统的实现方式便是研究重点,需求从机械式向小型化全固态方向发展。
固态激光雷达
固态激光雷达有很多优势,首先其结构简单、尺寸小,由于不需要旋转部件,可以大大压缩雷达的结构和尺寸,提高使用寿命,并降低成本。其次,机械式激光雷达由于光学结构固定,适配不同车辆往往需要精密调节其位置和角度,固态激光雷达可以通过软件进行调节,大大降低了标定的难度,加快扫描速度快与精度。
不过固态激光雷达也有它相应的缺点,固态意味着激光雷达不能进行360度旋转,只能探测前方。因此要实现扫描,需在不同方向布置多个固态激光雷达。另外,固态激光雷达依然无法解决气候下,无法施展性能的弊端。如果与全天候工作的毫米波雷达相结合的话,必然可以大大提升自动驾驶汽车的探测性能。