固態(tài)激光雷達(dá)有哪些技術(shù)路線?固態(tài)激光雷達(dá)優(yōu)劣介紹

固態(tài)激光雷達(dá)是激光雷達(dá)中的一種，但很多人對(duì)固態(tài)激光雷達(dá)并不了解。為增進(jìn)大家對(duì)固態(tài)激光雷達(dá)的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)固態(tài)激光雷達(dá)的技術(shù)路線、固態(tài)激光雷達(dá)的優(yōu)劣予以介紹。如果你對(duì)固態(tài)激光雷達(dá)具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、固態(tài)激光雷達(dá)形成的三種技術(shù)路線

經(jīng)過多年的發(fā)展，固態(tài)激光雷達(dá)的基本框架已經(jīng)比較清晰了，以下是目前主流的三種方案。

1.MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)微機(jī)電系統(tǒng)

MEMS指代的是將機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行微型化、電子化的設(shè)計(jì)，將原本體積較大的機(jī)械結(jié)構(gòu)通過微電子工藝集成在硅基芯片上，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。技術(shù)成熟，完全可以量產(chǎn)。主要是通過MEMS微鏡來實(shí)現(xiàn)垂直方面的一維掃描，整機(jī)360度水平旋轉(zhuǎn)來完成水平掃描，而其光源是采用光纖激光器，這主要是由于905納米的管子重頻做不高，重頻一高平均功率就會(huì)太大，會(huì)影響激光管的壽命。

從嚴(yán)格意義上來說，MEMS并不算是純固態(tài)激光雷達(dá)，這是因?yàn)樵贛EMS方案中并沒有完全消除機(jī)械，而是將機(jī)械微型化了，掃描單元變成了MEMS微鏡。

2.OPA(optical phased array)光學(xué)相控陣技術(shù)

相比其他技術(shù)方案，OPA方案給大家描述了一個(gè)激光雷達(dá)芯片級(jí)解決方案的美好前景，它主要是采用多個(gè)光源組成陣列，通過控制各光源發(fā)光時(shí)間差，合成具有特定方向的主光束。然后再加以控制，主光束便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同方向的掃描。雷達(dá)精度可以做到毫米級(jí)，且順應(yīng)了未來激光雷達(dá)固態(tài)化、小型化以及低成本化的趨勢(shì)，但難點(diǎn)在于如何把單位時(shí)間內(nèi)測(cè)量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)提高以及投入成本巨大等問題。

3.Flash

Flash激光雷達(dá)的原理也是快閃，它不像MEMS或OPA的方案會(huì)去進(jìn)行掃描，而是短時(shí)間直接發(fā)射出一大片覆蓋探測(cè)區(qū)域的激光，再以高度靈敏的接收器，來完成對(duì)環(huán)境周圍圖像的繪制。

二、固態(tài)激光雷達(dá)的優(yōu)劣

利用光學(xué)相控陣掃描技術(shù)的固態(tài)激光雷達(dá)的確有很多優(yōu)勢(shì)，例如：

①其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，無需旋轉(zhuǎn)部件，在結(jié)構(gòu)和尺寸上可以大大壓縮，提高使用壽命并使其成本降低。

②掃描精度高，光學(xué)相控陣的掃描精度取決于控制電信號(hào)的精度，可以達(dá)到千分之一度量級(jí)以上。

③可控性好，在允許的角度范圍內(nèi)可以做到任意指向，可以在重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行高密度的掃描。

④掃描速度快，光學(xué)相控陣的掃描速度取決于所用材料的電子學(xué)特性，一般都可以達(dá)到MHz量級(jí)。

當(dāng)然固態(tài)激光雷達(dá)也同樣存在一些劣勢(shì)，如：

①掃描角有限，固態(tài)意味著激光雷達(dá)不能進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，只能探測(cè)前方。因此要實(shí)現(xiàn)全方位掃描，需在不同方向布置多個(gè)(至少前后兩個(gè))固態(tài)激光雷達(dá)

②旁瓣問題，光柵衍射除了中央明紋外還會(huì)形成其他明紋，這一問題會(huì)讓激光在最大功率方向以外形成旁瓣，分散激光的能量。

③加工難度高，光學(xué)相控陣要求陣列單元尺寸必須不大于半個(gè)波長，一般目前激光雷達(dá)的工作波長均在1微米左右，故陣列單元的尺寸必須不大于500nm。而且陣列密度越高，能量也越集中，這都提高了對(duì)加工精度的要求，需要一定的技術(shù)突破。

④接收面大、信噪比差：傳統(tǒng)機(jī)械雷達(dá)只需要很小的接收窗口，但固態(tài)激光雷達(dá)卻需要一整個(gè)接收面，因此會(huì)引入較多的環(huán)境光噪聲，增加了掃描解析的難度。

總的來說，目前，固態(tài)激光雷達(dá)在其本該有的特性上(可靠性強(qiáng)、成本低及測(cè)距遠(yuǎn))，市面上現(xiàn)有的雷達(dá)產(chǎn)品很難同時(shí)滿足，這也決定了固態(tài)激光雷達(dá)在短時(shí)間內(nèi)是很難被產(chǎn)品化。同時(shí)也導(dǎo)致了目前所有固態(tài)雷達(dá)公司的交貨日期都在不斷延長。

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