固态激光雷达工作原理解析，它的优缺点在哪？|HTH官网

发布时间：2024-10-14 14:44:02 丨 浏览次数：333

激光雷达被指出是各行各业的关键传感技术，在机器人、无人驾驶、智慧城市等领域当作着推动者的角色。而近年来仍然被寄予厚望的固态激光雷达沦为业内注目的热点。

何为固态激光雷达？理论上来说，固态激光雷达是几乎没移动部件的雷达，光相控阵（OpticalPhasedArray）及Flash是其典型技术路线，也被指出是显固态激光雷达方案。但近年来，一些非几乎转动的激光雷达也被总称为“固态激光雷达”，它们不具备了固态激光雷达很多的性能特点，如分辨率低、受限水平FOV（前向而不是360°）等，但这些技术方案不会有一些微小的移动部件，从严苛意义上来说无法算数显固态激光雷达。

固态激光雷达工作原理固态激光雷达主要是依赖波的光线或接管来观测目标的特性，大多源于三维图像传感器的研究，实际源于红外焦平面成像仪，焦平面探测器的焦平面上排序着感光元件阵列，从无限远处升空的红外线经过光学系统光学在系统焦平面的这些感光元件上，探测器将拒绝接受到光信号切换为电信号并展开分数缩放、取样维持，通过输入缓冲器和多路传输系统，最后递送监视系统构成图像。固态激光雷达构成的三种技术路线经过多年的发展，固态激光雷达的基本框架早已较为明晰了，以下是目前主流的三种方案。1．MEMS（Micro－Electro－MechanicalSystem）微机电系统MEMS指代的是将机械机构展开微型化、电子化的设计，将原本体积较小的机械结构通过微电子工艺构建在硅基芯片上，展开大规模生产。

技术成熟期，几乎可以量产。主要是通过MEMS微镜来构建横向方面的一维扫瞄，整机360度水平转动来已完成水平扫瞄，而其光源是使用光纤激光器，这主要是由于905纳米的管子重频做到不低，重频一高平均功率就不会过于大，不会影响激光管的寿命。从严苛意义上来说，MEMS并不却是显固态激光雷达，这是因为在MEMS方案中并没几乎避免机械，而是将机械微型化了，扫瞄单元变为了MEMS微镜。

2．OPA（opticalphasedarray）光学相控阵技术比起其他技术方案，OPA方案给大家叙述了一个激光雷达芯片级解决方案的美好前景，它主要是使用多个光源构成阵列，通过掌控各光源闪烁时间差，制备具备特定方向的主光束。然后再行加以控制，主光束之后可以构建对有所不同方向的扫瞄。

雷达精度可以做毫米级，且迎合了未来激光雷达固态化、小型化以及低成本简化的趋势，但难题在于如何把单位时间内测量的点云数据提升以及投放成本极大等问题。3．FlashFlash激光雷达的原理也是快闪，它不像MEMS或OPA的方案不会去展开扫瞄，而是短时间必要升空出有一大片覆盖面积观测区域的激光，再行以高度灵敏的接收器，来已完成对环境周围图像的绘制。固态激光雷达的好坏利用光学相控阵扫瞄技术的固态激光雷达的确有很多优势，例如：①其结构非常简单，尺寸小，需要转动部件，在结构和尺寸上可以大大传输，提升使用寿命并使其成本减少。

②扫瞄精度高，光学相控阵的扫瞄精度各不相同掌控电信号的精度，可以超过千分之一度量级以上。③可控性好，在容许的角度范围内可以做给定指向，可以在重点区域展开高密度的扫瞄。

④扫瞄速度快，光学相控阵的扫瞄速度各不相同所用材料的电子学特性，一般都可以超过MHz量级。当然固态激光雷达也某种程度不存在一些劣势，如：①扫描角受限，固态意味著激光雷达无法展开360度转动，不能观测前方。

因此要构建全方位扫瞄，需在有所不同方向布置多个（最少前后两个）固态激光雷达②旁瓣问题，光栅散射除了中央明纹外还不会构成其他明纹，这一问题不会让激光在仅次于功率方向以外构成旁瓣，集中激光的能量。③加工可玩性低，光学相控阵拒绝阵列单元尺寸必需不小于半个波长，一般目前激光雷达的工作波长皆在1微米左右，故阵列单元的尺寸必需不小于500nm。而且阵列密度越高，能量也就越集中于，这都提升了对加工精度的拒绝，必须一定的技术突破。

④接管面大、信噪比劣：传统机械雷达只必须较小的接管窗口，但固态激光雷达却必须一整个接管面，因此不会引进较多的环境光噪声，减少了扫瞄解析的可玩性。总的来说，目前，固态激光雷达在其就让有的特性上（可靠性强劲、成本低及测距近），市面上现有的雷达产品很难同时符合，这也要求了固态激光雷达在短时间内是很难被产品化。同时也造成了目前所有固态雷达公司的交货日期都在大大缩短。虽然很多业内人士预测，未来固态化、小型化、低成本简化将是未来激光雷达的发展趋势，但目前，机械式激光雷达仍是主流。

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