激光雷达详解
激光雷达的工作原理:激光雷达中有激光器、接收器、处理器,处理器采用飞行时间法(TOF)计算出障碍物距离,当有无数个点被记录时就可以形成点云。如果想满足汽车变化的路况行驶,激光雷达必须提高每秒10次以上的点云刷新。
全旋转机械式纯固态激光雷达需要数十万组测距模块同时工作——难以实现)。现有的激光雷达通过机械运动多次扫描,让激光雷达拥有更加广泛的视场角(FOV)——将不同发射角度的激光器纵向排列,用马达带动其旋转(这会产生一个弊端:随着距离的增加,分辨率和有效感知距离会降低。因此只能以增加激光模块的方式增加线束)。
另外一种二维转镜式的激光雷达,要求转速每秒成百上千次,对于硬件的时、损耗极大。
MEMS(微机电系统的微振镜):需要捕捉足够的光线才能实现远距离清晰成像,因此发展过程不断地增加振镜尺寸,纤细的悬臂梁寿命明显减小。悬臂梁转动角度有限,单个振镜覆盖视场角度小,因此需要靠增加个数来实现大范围覆盖(不同的微振镜得到的图像在叠加边缘会出现重叠,算法处理过程会很麻烦)。
其中二维转镜、MEMS微振镜,收发模块集成度较低。
分辨率、测距、精度是激光雷达的主要性能体现,因此采用兼顾了高性能和可靠性的一维转镜方案。
为了获得更加高的性能需要在垂直方向上堆叠更多通道(不再使用传统的分立器件设计(体积庞大,成本上升)),采用芯片化,目前最前沿的芯片化技术是将数百个元器件紧密且均匀的联系在几颗芯片上。基于高度集成的激光雷达专用芯片,单个电路板就能嵌入数百个激光雷达通道,实现高性能的同时减小了体积、减小了成本,拥有超强的测能力、分辨率、高精度。在自动化量产时降低成本,收发模块使用了摩尔定律的轨道,对于量产车来说选择芯片化一维扫描半固态方案在性能、可靠性和成本都做到了极致。
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