激光雷達(dá)未來發(fā)展方向

理論上來說，固態(tài)激光雷達(dá)是完全沒有移動(dòng)部件的雷達(dá)，光相控陣（Optical Phased Array）及Flash是其典型技術(shù)路線，也被認(rèn)為是純固態(tài)激光雷達(dá)方案。但近年來，一些非完全旋轉(zhuǎn)的激光雷達(dá)也被統(tǒng)稱為“固態(tài)激光雷達(dá)”，它們具備了固態(tài)激光雷達(dá)很多的性能特點(diǎn)，如分辨率高、有限水平FOV（前向而不是360°）等，但這些技術(shù)方案會(huì)有一些微小的移動(dòng)部件，從嚴(yán)格意義上來說不能算純固態(tài)激光雷達(dá)。

激光雷達(dá)原理

與雷達(dá)工作原理類似，激光雷達(dá)通過測(cè)量激光信號(hào)的時(shí)間差和相位差來確定距離，但其很大優(yōu)勢(shì)在于能夠利用多譜勒成像技術(shù)，創(chuàng)建出目標(biāo)清晰的 3D 圖像。激光雷達(dá)通過發(fā)射和接收激光束，分析激光遇到目標(biāo)對(duì)象后的折返時(shí)間，計(jì)算出到目標(biāo)對(duì)象的相對(duì)距離，并利用此過程中收集到的目標(biāo)對(duì)象表面大量密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，快速得到出被測(cè)目標(biāo)的三維模型以及線、面、體等各種相關(guān)數(shù)據(jù)，建立三維點(diǎn)云圖，繪制出環(huán)境地圖，以達(dá)到環(huán)境感知的目的。由于光速非常快，飛行時(shí)間可能非常短，因此要求測(cè)量設(shè)備具備非常高的精度。從效果上來講，激光雷達(dá)維度（線束）越多，測(cè)量精度越高，安全性就越高。

激光雷達(dá)的選擇

用于激光雷達(dá)的二維激光掃描儀的激光器所輸出的激光波形有兩種：一種是脈沖式的，另一種是連續(xù)波（continuous wave, CW）。脈沖式的激光器一般是半導(dǎo)體激光器，或用半導(dǎo)體激光器泵浦的Nd-YAG (neodymium-doped yttrium aluminium garnet, Nd:Y3Al5O12)激光器。他們的特點(diǎn)是輸出的功率大，峰值功率可達(dá)到幾MW。Optech和萊卡公司使用的是Nd-YAG激光器，波長(zhǎng)為1064 nm，安全等級(jí)為IV級(jí)。安全等級(jí)為I級(jí)的激光器即使在面對(duì)面使用是也不會(huì)對(duì)人眼和動(dòng)物的眼睛造成傷害。

激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)

基于二維MEMS掃描振鏡的激光雷達(dá)系統(tǒng)采用飛行時(shí)間法測(cè)距，整體光路采用收發(fā)并行光路系統(tǒng)，光源為半導(dǎo)體脈沖激光器，探測(cè)器為高靈敏度的APD陣列探測(cè)器，激光雷達(dá)工作時(shí)，控制系統(tǒng)使激光器發(fā)出高頻率脈沖激光，經(jīng)由準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直為發(fā)散角較小的光束，再控制二維MEMS掃描振鏡的偏轉(zhuǎn)角，改變出射光束方向，逐點(diǎn)掃描目標(biāo)；目標(biāo)反射的回波光束經(jīng)過接收光學(xué)系統(tǒng)會(huì)聚到APD陣列探測(cè)器表面，APD陣列探測(cè)器上對(duì)應(yīng)的單元被選通以接收光信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)基于時(shí)間飛行法（ToF）準(zhǔn)確計(jì)算激光飛行往返路徑的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量。