【有奖话题】车载雷达各个频率的优缺点都有什么？

2万 · 2020-9-8 14:43

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近年来，车载雷达的发展非常迅速，国家在这块也比较重视，相信未来车载雷达技术的应用会越来越多。

高手能否给讲下：车载雷达各个频率的优缺点？每个频率当前的主要芯片厂家，应用场景有哪些？

参考资料：

激光光源是车载激光雷达的核心器件之一。激光光源的选择需综合考虑实际应用环境、激光雷达技术方案、性能需求以及成本需求，需要多种类型的激光光源来适应不同的道路环境。目前常见的几种光源主要包括边发射激光器（EEL）、垂直腔面发射激光器（VCESL）、固体激光器以及光纤激光器等。

话题结束时间：2020.9.8-9.10

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只看该作者 · 2020-9-8 14:52

按照目前主流分类，毫米波雷达可分为 24GHz 雷达和 77GHz 雷达

只看该作者 · 2020-9-8 15:18

车载激光雷达是汽车多传感器体系中必不可少的核心传感器之一，在未来的无人驾驶汽车上肯定会应用广泛。随着大厂都想在无人驾驶汽车行业分一杯羹，车载激光雷达光源肯定会高速发展。不同的激光器存在于市场上，肯定有存在的意义，比较在无人驾驶的应用环境不是单一的，多元化的应用环境，根据不同的驾驶环境需要不同的类型的激光器。
边发射激光器（EEL）：用于激光雷达的边发射激光器，最常用的是InGaAs/GaAs应变量子阱脉冲激光二极管(PLD, Pulsed laser diode)，波长以905 nm最为流行。
VCSEL激光器：VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser）是一种垂直表面出光的新型激光器，其制造工艺与边发射半导体激光器相兼容，且大规模制造的成本很低。另一方面，VCSEL的生长结构更易于芯片级的二维VCSEL阵列，不仅可以提高输出功率，还为设计各种复杂结构的点阵光源提供了可能。
固体激光器：闪光式车载激光雷达（Flash LiDAR）技术路线的激光光源方案。闪光式激光雷达是真正意义上的固态面激光雷达，激光雷达内部没有任何扫描或运动部件。
光纤激光器：1550 nm激光雷达一般采用光纤激光器作为光源，主要厂家有法国Lumibird、昂纳此外也有一些激光雷达公司采用自已开发的光纤激光器，如美国Luminar、镭神智能等。

1万 · 2020-9-8 16:03

一共有几个频段呀

只看该作者 · 2020-9-8 16:09

感觉有些地方雷达车位锁不准确

只看该作者 · 2020-9-8 16:48

欧盟将24GHz、79GHz作为车载毫米波雷达的频谱，而美国使用24GHz、77GHz频带，日本选用了60～61GHz的频段。随着世界范围内76～77GHz毫米波雷达的广泛应用，日本也逐渐转入了79GHz毫米波雷达的开发中。各大国的车载雷达频段主要集中在在23～24GHz、60～61GHz和76～77GHz（79GHz）3个频段。

2万 · 2020-9-8 17:28

一般也就是分成24,,79，其他也有60,77之类。不同的频率，占用带宽不同，探测性能不同，波长越小精度越高，探测越准，但技术难度越大。

只看该作者 · 2020-9-8 18:07

激光光源是车载激光雷达的核心器件之一。激光光源的选择需综合考虑实际应用环境、激光雷达技术方案、性能需求以及成本需求，需要多种类型的激光光源来适应不同的道路环境。目前常见的几种光源主要包括边发射激光器(EEL)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、固体激光器以及光纤激光器等。

边发射激光器(EEL)

用于激光雷达的边发射激光器，最常用的是InGaAs/GaAs应变量子阱脉冲激光二极管(PLD, Pulsed laser diode)，波长以905 nm最为流行。

相较于1550 nm波长，905 nm的主要优点是硅在该波长处吸收光子，而硅基光电探测器通常比探测1550 nm光所需的铟镓砷(InGaAs)近红外探测器更加成熟，从成本和整体成熟度方面来讲是大批量应用的必然选择，性价比更高。

因此，为了实现远距离的测距，首先选择905 nm脉冲激光二极管，再使激光脉冲的峰值功率尽可能大。同时对于高精度的激光雷达方案，激光脉冲的宽度和上升沿质量对后续时间间隔的精确测量具有重要意义。905 nm脉冲激光二极管常见于扫描式激光雷达，包括机械旋转式和MEMS固态激光雷达。

905 nm 脉冲激光二极管在测距领域已广泛应用很多年，技术也是突飞猛进。激光器芯片的发射单元结构已由单层发展到两叠层或三叠层甚至四叠层。随着激光雷达对905 nm 脉冲激光二极管输出功率及光学点阵云要求的提高，激光雷达所需的芯片结构也由单通道发展到4通道，甚至6通道或8通道。这样，905 nm 激光器的峰值功率随之显著增加，由单通道结构约75 W提高到多通道结构400 W甚至近千瓦。

常见的905 nm PLD的封装结构是TO、蝶式、尾纤以及更好的散热基座上直接安装芯片等。德国欧司朗(Osram)公司是全球905 nm PLD主要的生产商，封装结构涉及到塑料TO-can、金属TO-can，以及陶瓷基座上直接封装芯片，峰值功率75 W到400 W不等, 单个通道电流40 A，峰值光功率最高达125 W，能效高达33%。而四通道的芯片具有四个发射区，光功率高达480W，使得激光的探测范围要远得多。
垂直腔面发射激光器(VCSEL)

VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)是一种垂直表面出光的新型激光器，其制造工艺与边发射半导体激光器相兼容，且大规模制造的成本很低。另一方面，VCSEL的生长结构更易于芯片级的二维VCSEL阵列，不仅可以提高输出功率，还为设计各种复杂结构的点阵光源提供了可能。

VCSEL目前已广泛应用在消费电子、工业控制、光通信等领域，是3D传感的主要光源技术，随着光功率的不断提升，VCSEL在车载雷达、智能机器人等中长距领域也逐步开始得到应用。

近年来，车载激光雷达及3D感知发展非常迅速，引得国内外大量厂商在VCSEL领域布局，国外厂商包括Lumentum、Finisar、Osram、II-VI等，国内苏州长光华芯建成投产了国内首条具有完整生产工艺的VCSEL芯片生产线，提供850～940 nm波段的VCSEL产品，适用于飞行时间(ToF)和结构光(Structured light)的方案。

固体激光器

固体激光器是闪光式车载激光雷达(Flash LiDAR)技术路线的激光光源方案。闪光式激光雷达是真正意义上的固态面激光雷达，激光雷达内部没有任何扫描或运动部件。

用于Flash LiDAR的固体激光光源在设计和工艺上具有很大的挑战，首先需要形成大角度视场(如125°x 25°)均匀照射市场，这需要将固体激光MW级点光源通过特殊的光场匀化技术进行匀化，在三维空间形成均匀照射大视场。

其次，需要让固体激光器满足车规级高低温、震动、寿命等可靠性要求。目前市场公开报道能够提供车规级固体激光光源的是西安炬光科技的AL01系列光源，如图4所示。该产品可实现1064 nm/1.5 mJ/3 ns/单脉冲能量输出，重复频率30-50Hz。
闪光式激光雷达低时延、高分辨率显著特点，特别适合于高速行驶路况下中远距离的激光雷达探测。业内领先的汽车零配件公司已经布局该技术路线，最先进入市场的汽车零配件厂商预计将于2020年进入量产实现L2+级智能驾驶。

光纤激光器

1550 nm波长的激光光源也是某些车载激光雷达产品选择的光。原因是1550 nm激光远离人眼吸收的可见光光谱，相比于905 nm激光, 同等功率的1550 nm激光人眼安全性提高40倍。

在相同人眼安全等级的功率下，905 nm激光雷达很难在200 m以外的高速公路上看到高度为10 cm左右的物体，但是1550 nm激光雷达却可以将检测距离提高到300 m以上。此外，1550 nm配合调频连续波(FMCW)的技术，不仅可以检测距离，同时可以利用多普勒频移来测量物体的速度。大气穿透能力强，人眼安全性高是1550 nm激光光源的显著特点，但是相较于905 nm激光雷达，1550 nm激光雷达在光源及探测器成本、体积以及供应链成熟度上还有明显的不足。

1550 nm激光雷达一般采用光纤激光器作为光源，主要厂家有法国Lumibird、昂纳（讯石备注：海创光电、AOI）此外也有一些激光雷达公司采用自已开发的光纤激光器，如美国Luminar、镭神智能等。

总结

车载激光雷达是未来智能辅助驾驶、无人驾驶汽车多传感器体系中必不可少的核心传感器之一，随着无人驾驶市场的高速发展，车载激光雷达光源的发展方兴未艾，根据不同的驾驶环境需要，边发射型半导体激光器，VCSEL激光器，固体激光器，光纤激光器都有各自的用武之地。

2万 · 2020-9-8 18:46

这个问题只是牵扯到雷达探测频率的优缺点不过有探测结果却可以再细分一下距离越近所要控制车辆动作就要求越紧急

只看该作者 · 2020-9-8 19:12

主要的芯片厂家有哪些呢

1万 · 2020-9-8 21:55

车载激光雷达的应用编辑
道路和高速公路方面的应用
1.公路测量，维护和勘察
2.公路资产清查（交通标志，隔音障，护栏，下水道口，排水沟等）
3.公路检测（车辙，道路表面，道路变形）
4.公路几何模型（横向和纵向的剖面分析）
5.结构分析（立交桥）
6.淹水评估分析
7.在 GIS系统中的叠加分析
8.滑坡分析，危害评估（滑坡变形测量与危害分析，滑石和流水分析）
9.交通流量分析，安全评估和环境污染评估
10. 土石方量分析
11. 驾驶视野和安全分析