激光雷达的整个系统构造分为四大部分,处理控制部分和ASIC部分负责光学信号处理,发射单元和接收单元负责感知。发射器端除了激光,还有一个驱动,再加上透镜,就构成了发射器模组。激光测距的原理非常简单,对比所有的测距方法属于不算难的那一类。但这里面有很多问题需要解决,这束光如何发射出去,发射出什么样的光形又需要通过什么样的处理等等。
这些都和激光器以及驱动息息相关。众所周知,激光器是激光雷达应用的核心器件,这也紧密地关系着激光雷达的技术路线与目标市场。EEL和VCSEL激光器是目前最主流的一个选择。从实现的效果来看,体现在测距能力、角度分辨率以及视场大小上。
目前来讲激光雷达都是通过非常高的功率(大概在100多瓦)与非常短的脉冲来实现激光的发射,具体的脉冲信号强度和发射模组中的驱动有关。在10%反射率的情况下,激光雷达能检测多远的距离,视场能有多大,都是直接受硬件构成的影响。
不同光束扫描方式在视场、测距范围上的表现也不尽相同。目前只有机械旋转式的激光雷达通过旋转镜能在视场上达到360°,其他扫描方式的视场范围均在180°以下。旋转式的激光雷达虽然视场范围、测距范围都很大,但是目前来说其在稳定性、体积还有成本上都还有没有完全解决的挑战。
棱镜扫描和MEMES镜头扫描相对来说技术成熟度更高,视场则小一些,在抗扰和光学设计上处理起来稍微有些复杂。固态激光雷达则没有旋转部件,视场小但性能高,不过需要平衡距离和分辨率。在棱镜扫描和MEMES扫描的激光雷达系统中,EEL覆盖了长中短距的各种应用,是非常理想的光源。在全区域爆闪模式下的固态激光雷达,则根据距离的要求而选择VCSEL或EEL。而应用在分区控制等固态激光雷达应用则可以充分利用VCSEL的多发光孔的特性,实现1D/2D控制。
总的来说,对应于应用场景的需求,扫描方式从单线机械旋转、多线机械卸旋转到MEMS再到全固态,都需要在视场、图像分辨率与成本上做平衡,这样一来扫描方式的选择就才比较有针对性。
测距方法的选择同样十分多样,TOF优势在于综合成本很有性价比;FMCM的优势在于长距离感测的效果拔群,而且抗干扰能力很强;dTOF则技术成熟度很高,综合成本和优势都很明显,也是市场上的主导方案。 |