激光雷達的結構與種類

一、激光雷達的結構

激光雷達的關鍵部件按照信號處理的信號鏈包括控制硬件DSP（數字信號處理器）、激光驅動、激光發射發光二極管、發射光學鏡頭、接收光學鏡頭、APD（雪崩光學二極管）、TIA（可變跨導放大器）和探測器，如圖所示。其中除了發射和接收光學鏡頭外，都是電子部件。隨著半導體技術的快速演進，性能逐步提升的同時成本迅速降低。但是光學組件和旋轉機械則占具了激光雷達的大部分成本。

二、激光雷達的種類

目前市面上有不同種類的激光雷達，按驅動方式可分為機械式、MEMS、泛光面陣式（FLASH）。

機械式

以Velodyne
2007年推出的64線雷達為例。它把64個激光器垂直堆疊在一起，以20rpm速度旋轉。簡單理解就是通過旋轉將激光點變成線，通過64線堆疊將線轉化為面，得到點云數據獲取3D環境信息。

機械式結構需要復雜的機械結構，同時點云的測量又需要對安裝進行精確定位?？紤]環境和老化的影響，平均的失效時間僅1000-3000小時，難以達到車廠最低13000小時的要求。且由于LiDAR安裝在車頂，民用領域需考慮外界養護的問題，如洗車的影響。因此機械式結構極大的限制了成本和應用推廣。

MEMS

MEMS激光雷達利用微電子機械系統的技術驅動旋鏡，反射激光束指向不同方向。

固態激光雷達的優點包括了：數據采集速度快，分辨率高，對于溫度和振動的適應性強；通過波束控制，探測點（點云）可以任意分布，例如在高速公路主要掃描前方遠處，對于側面稀疏掃描但并不完全忽略，在十字路口加強側面掃描。而只能勻速旋轉的機械式激光雷達是無法執行這種精細操作的。

典型應用有法雷奧SCALA激光雷達。目前應用在奧迪A8（第一款L3級的自動駕駛車輛）。安裝在前保險杠位置，使用MEMS技術得到145°的掃描角度，80m的探測距離。