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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，如分辨率高、有限水平FOV（前向而不是360°）等，但這些技術(shù)方案會有一些微小的移動部件，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)通過測量激光信號的時間差和相位差來確定距離，但其很大優(yōu)勢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)對象后的折返時間，計算出到目標(biāo)對象的相對距離，并利用此過程中收集到的目標(biāo)對象表面大量密集的點的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，快速得到出被測目標(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，飛行時間可能非常短，因此要求測量設(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，波長為1064 nm，安全等級為IV級。安全等級為I級的激光器即使在面對面使用是也不會對人眼和動物的眼睛造成傷害。

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)采用飛行時間法測距，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，探測器為高靈敏度的APD陣列探測器，激光雷達(dá)工作時，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)會聚到APD陣列探測器表面，APD陣列探測器上對應(yīng)的單元被選通以接收光信號。控制系統(tǒng)基于時間飛行法（ToF）準(zhǔn)確計算激光飛行往返路徑的時間來實現(xiàn)距離測量。