激光雷达模块分析
2023-09-20 13:44:23 1 举报AI智能生成
从激光雷达探测方式，发射模块，扫描模块类型说明，优缺点说明。适合自动驾驶技术研究者，工业机器人研究者。
作者其他创作
大纲/内容
原理：ToF通过直接计算发射及接收光子的时间差测量被测目标的距离
ToF飞行时间
原理：FMCW通过发射信号的频率变化及发射与返回信号的频率差解调出被测目标的距离及速度
FMCW调频连续波
探测方式
边发射激光器（EEL)
垂直胶面发送激光器（VCSEL)
激光器驱动
905nm在ToF下有成本优势，
905纳米激光器的优势则是接收端可以使用硅基探测器，而硅基CMOS工艺具有低成本及成熟工艺等优点。
硅基CMOS工艺具有低成本及成熟工艺等优点
优点
905nm
1550nm更适配FMCW
铟镓砷（GaAs）探测器配对使用（硅材料无法探测到1550nm波长光），因此成本居高不下
雨雾天气比激光雷达更大影响
现阶段局限性
1550nm
激光器（光源）
发射模块
机械式激光雷达
机械式扫描
特点概述：供应链成熟，但是在小型化和体积的发展有限
转镜式的主要运动部件为无刷电机，由于无刷电机已在工业中广泛应用多年，部件稳定性已有可靠验证，且供应链较为成熟， 因此转镜式扫描模块可实现快速应用。
由于电机为金属机械部件，因此在体积的小型化发展上受限，且成本下降空间有限；
缺点
转镜扫描模块（多面镜/棱镜）
特点概述：小型化和降本有优势，但是在性能提升空间有限。
运动部件仅为一面悬浮在两对扭杆之上的微型反射镜（通常为3-7mm直径）。MEMS振镜整体结构通常为硅基材料，因此有较大的小型化及降成本空间。
但MEMS振镜受制于器材性质，难以同时在大镜面尺寸（影响测量距离）、最大偏转角（影响视场角）、高扫描频率（影响刷新率）上同时达到最优，同时较大尺寸的振镜也会对扭杆的耐久疲劳度造成压力，因此车规应用上的性能提升空间有限。
MEMS扫描模块（OPA)
半固态式扫描
更匹配FMCW探测方式，可以高集成
天线间距仅为2μm，此类加工制造要求目前实现商用仍成本较高，同时大量的光学天线意味着校准过程需要花费大量的时间，对于后端算法的要求也进一步提高，因此距离商用仍有一定距离。
OPA(光学相控阵）
固态式扫描
更匹配ToF飞行时间
Flash激光雷达由于是面光源（MEMS等扫描方式为点光源），因此能量相比点光源较为发散，难以到达远距离探测
劣势
去除了扫描模块，因此探测距离、体积小型化等方面的发展上更直接受益于收发模块的技术发展，因此成为可最先实现集成化、小型化的激光雷达
优势
Flash光
固态非扫描
扫描模块
PIN PD
APD（雪崩二极管）
SPAD/SiPM（单光子雪崩二极管/硅光电倍增管）
接收模块
主控芯片
控制模块
激光雷达结构拆解
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