激光雷达系列(一):原理、分类和发展趋势
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发布时间：2024-10-24 16:47
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时间：2024-10-29 04:08
激光雷达（Lidar）作为一种通过发射和接收激光束，实现目标检测的感知元件，广泛应用于自动驾驶系统、机器人导航、地形测量等领域。本篇作为激光雷达系列的第一篇文章，将对激光雷达的基本原理、分类和发展趋势进行简要介绍。
激光雷达系统主要分为 ToF（时间飞行）和 FMCW（频移连续波）两种测距方式。在短时间内能够获取大量位置信息的激光点云，通常在一秒钟内可以生成几十万到数百万个点，得益于激光频率高且波长短的优势，激光雷达在角度分辨率和测距精度方面表现出极高性能。此外，激光信号的反射率还能区分不同材质的目标。
激光雷达依据扫描方式进行分类，主要类型包括机械式、半固态和全固态等。其中，机械式激光雷达如 Velodyne 第一款 线激光雷达，首次在 2005 年的无人驾驶挑战赛上亮相。而机械式激光雷达则主要依赖一个旋转的反射镜实现激光扫描，通过电机和反射镜等运动部件来工作，通常只需保持匀速旋转即可，无需变速或其他特殊控制。半固态激光雷达采用转镜类、MEMS 类和棱镜类扫描形式，不同方案在结构设计和性能上各有优势，例如转镜类激光雷达利用单个或多个旋转镜实现水平与垂直方向的扫描，而 MEMS 类激光雷达则通过微机电系统在水平和垂直方向上振动光线实现扫描。全固态激光雷达则分为 Flash 类和 OPA 类，采用阵列元件通过控制相位和振幅来形成光束，分别实现泛光成像和高度集成化的光学相控技术。
当前，乘用车应用的激光雷达主要以半固态形式为主，转镜类和 MEMS 类是主要代表。全固态激光雷达则以 Flash 技术为主，在特定领域逐渐进入量产阶段。OPA 方案尽管具有潜力，但在技术成熟度方面还需进一步提升，目前仍处在预研阶段。随着汽车行业对激光雷达需求的增长，未来发展趋势将是进一步优化性能、降低成本并提高可靠性，以满足更多应用场景的需求。
