激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)與種類(lèi)

一、激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)

激光雷達(dá)的關(guān)鍵部件按照信號(hào)處理的信號(hào)鏈包括控制硬件DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）、激光驅(qū)動(dòng)、激光發(fā)射發(fā)光二極管、發(fā)射光學(xué)鏡頭、接收光學(xué)鏡頭、APD（雪崩光學(xué)二極管）、TIA（可變跨導(dǎo)放大器）和探測(cè)器，如圖所示。其中除了發(fā)射和接收光學(xué)鏡頭外，都是電子部件。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速演進(jìn)，性能逐步提升的同時(shí)成本迅速降低。但是光學(xué)組件和旋轉(zhuǎn)機(jī)械則占具了激光雷達(dá)的大部分成本。

二、激光雷達(dá)的種類(lèi)

目前市面上有不同種類(lèi)的激光雷達(dá)，按驅(qū)動(dòng)方式可分為機(jī)械式、MEMS、泛光面陣式（FLASH）。

機(jī)械式

以Velodyne
2007年推出的64線(xiàn)雷達(dá)為例。它把64個(gè)激光器垂直堆疊在一起，以20rpm速度旋轉(zhuǎn)。簡(jiǎn)單理解就是通過(guò)旋轉(zhuǎn)將激光點(diǎn)變成線(xiàn)，通過(guò)64線(xiàn)堆疊將線(xiàn)轉(zhuǎn)化為面，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取3D環(huán)境信息。

機(jī)械式結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時(shí)點(diǎn)云的測(cè)量又需要對(duì)安裝進(jìn)行精確定位?？紤]環(huán)境和老化的影響，平均的失效時(shí)間僅1000-3000小時(shí)，難以達(dá)到車(chē)廠(chǎng)最低13000小時(shí)的要求。且由于LiDAR安裝在車(chē)頂，民用領(lǐng)域需考慮外界養(yǎng)護(hù)的問(wèn)題，如洗車(chē)的影響。因此機(jī)械式結(jié)構(gòu)極大的限制了成本和應(yīng)用推廣。

MEMS

MEMS激光雷達(dá)利用微電子機(jī)械系統(tǒng)的技術(shù)驅(qū)動(dòng)旋鏡，反射激光束指向不同方向。

固態(tài)激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)包括了：數(shù)據(jù)采集速度快，分辨率高，對(duì)于溫度和振動(dòng)的適應(yīng)性強(qiáng)；通過(guò)波束控制，探測(cè)點(diǎn)（點(diǎn)云）可以任意分布，例如在高速公路主要掃描前方遠(yuǎn)處，對(duì)于側(cè)面稀疏掃描但并不完全忽略，在十字路口加強(qiáng)側(cè)面掃描。而只能勻速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械式激光雷達(dá)是無(wú)法執(zhí)行這種精細(xì)操作的。

典型應(yīng)用有法雷奧SCALA激光雷達(dá)。目前應(yīng)用在奧迪A8（第一款L3級(jí)的自動(dòng)駕駛車(chē)輛）。安裝在前保險(xiǎn)杠位置，使用MEMS技術(shù)得到145°的掃描角度，80m的探測(cè)距離。