激光雷达
激光雷达,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。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成,激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去,光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲,送到显示器。
调频连续波FMCW激光雷达
以三角波调频连续波为例来介绍其测距/测速原理。蓝色为发射信号频率,红色为接收信号频率,发射的激光束被反复调制,信号频率不断变化。激光束击中障碍物被反射,反射会影响光的频率,当反射光返回到检测器,与发射时的频率相比,就能测量两种频率之间的差值,与距离成比例,从而计算出物体的位置信息。FMCW的反射光频率会根据前方移动物体的速度而改变,结合多普勒效应,即可计算出目标的速度。
激光雷达
激光雷达分为机械式激光雷达、混合固态激光雷达和固态激光雷达。机械式激光雷达以一定的速度旋转,在水平方向采用机械 360°旋转扫描,在垂直方向采用定向分布式扫描以搜集动态信息;混合固态激光雷达 MEMS(微机电系统)微镜把所有的机械部件集成到单个芯片上,利用半导体工艺生产,不需要机械式旋转电机,而是以电的方式来控制光束;固态激光雷达分为 OPA 固态激光雷达和 Flash 固态激光雷达,其中 OPA技术原理与相控阵雷达类似,它由元件阵列组成,通过控制每个元件发射光的相位和振幅来控制光束,无需任何机械部件;Flash 面阵式激光雷达不同于以上三种逐点扫描的模式,它利用激光器同时照亮整个场景,对场景进行光覆盖,一次性实现全局成像。
激光雷达
作为未来自动驾驶传感器的代表,激光雷达技术主要掌握在 Velodyne、Quanergy、Ibeo 三家国外企业中。美国 Velodyne 成立于 1983 年,其机械式激光雷达起步较早,技术,同时与谷歌、通用汽车、福特、Uber、百度等自动驾驶企业建立了合作关系,占据了车载激光雷达大部分的市场份额。Quanergy 成立于 2012 年,2014年推出其款产品 M8-1,并在奔驰、现代等公司的实验车型上得到应用,M8 之后Quanergy 相继发布的产品都开始走固态路线,采用了 OPA 光学相控阵技术,规模量产后将大幅降低传感器价格。Ibeo 成立于 1998 年,是个拥有车规级激光雷达的企业,其于 2017 年推出了全固态激光雷达 A-Sample 样机。