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  • 發布時間:2020-07-20 20:02 原文鏈接: 固態激光雷達的前世今生(一)

    獨家專欄 | 固態激光雷達的前世今生

    導語:激光雷達是自動駕駛傳感器領域最熱門的投資領域之一,幾乎每個月都有 1 到 2 筆重大投資。 

    雷鋒網按:本文為雷鋒網(公眾號:雷鋒網)獨家專欄,作者系佐思產研研究總監周彥武,雷鋒網經授權發布。

    毫無疑問,激光雷達是自動駕駛傳感器領域最熱門的投資領域之一,幾乎每個月都有 1 到 2 筆重大投資。

    目前自動駕駛領域傳感器主要有攝像頭、毫米波雷達和激光雷達組成。如果說激光雷達兼具毫米波雷達和攝像頭的功能和優點,又沒有它們的缺點,未來自動駕駛只用激光雷達即可。

    你肯定會說這不可能,因為現在很多公司都強調多傳感器融合。為何激光雷達或一統江山?主要原因還是激光雷達的種類太多,分布十分廣泛,性能挖掘潛力巨大。

    激光雷達:“三大類”和“四部分”

    激光雷達按重點提供的內容可以分為三大類:

    • 一類是類似毫米波雷達,重點提供目標的速度、距離和方位角,如 IBEO 的 4 線或單線激光雷達,某些固態激光雷達也是如此,如通用剛剛收購的 Strobe。

    • 一類是以三維坐標數據合成點云數據為重點輸出內容,如 Velodyne 的 16、32、64 線激光雷達,還有固態單光子激光雷達。

    • 最后一類是 2 維或 3 維圖像為重點輸出內容的激光雷達,大多數 Flash 固態激光雷達都是如此。

    當然 64 線激光雷達也可以輸出 3 維灰度圖像,但目前 64 線激光雷達的首要應用還是點云,某些固態激光雷達也能在輸出圖像同時提供目標的速度和距離但首要應用還是圖像。

    這些種類繁多的激光雷達常讓人迷惑,但從零部件上劃分,總體可分為 4 部分,即發射端、接收端、光學掃描器和光學天線。

    • 發射端主要是激光器,NdYAG 固體激光器、CO2 氣體激光器和 GaAlAs 半導體二極管激光器、光纖激光器等最具有代表性。

    • 接收端又可以叫光電探測器,主要有 PIN 光電二極管、硅雪崩二極管 (SiAPD)、硅光電倍增器(SiPM,又叫 MPPC),光電導型碲鎘汞 (HgCdTe) 探測器和光伏型碲鎘汞探測器。

    • 光學天線則有透射式望遠鏡(開普勒、伽利略),反射式望遠鏡(牛頓式、卡塞哥倫),收發合置光學天線,收發分置光學天線,自由空間光路,全光纖光路,波片(四分之一、二分之一)分束鏡、合束鏡、布魯斯特窗片。

    • 光學掃描器則有圓柱形(Velodyne),6-12 面多面體型,聲子偏轉器,壓電掃描器,光柵掃描器,光學相位掃描器,MEMS 鏡掃描器。

    固態激光雷達大多源自三維圖像傳感器的研究,這種傳感器實際源自紅外焦平面成像儀,焦平面探測器的焦平面上排列著感光元件陣列,從無限遠處發射的紅外線經過光學系統成像在系統焦平面的這些感光元件上,探測器將接受到光信號轉換為電信號并進行積分放大、采樣保持,通過輸出緩沖和多路傳輸系統,最終送達監視系統形成圖像。

    大部分固態激光雷達則是主動發射激光,激光到達目標后反射回光線到達焦平面。也有某些低成本設計,干脆采用紅外二極管發射紅外光波,這種已經不能算嚴格意義上的激光雷達。


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