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
探测方式
ToF飞行时间
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
接收光子的时间差测量
被测目标的距离
FMCW调频连续波
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
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
发射模块
激光器驱动
边发射激光器(EEL)
垂直胶面发送激光器(VCSEL)
激光器(光源)
905nm
905nm在ToF下有成本优势,
优点
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。
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
1550nm
1550nm更适配FMCW
现阶段局限性
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
扫描模块
机械式扫描
机械式激光雷达
半固态式扫描
转镜扫描模块(多面镜/棱镜)
特点概述:供应链成熟,但是在小型化和体积的发展有限
优点
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。
缺点
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;
MEMS扫描模块(OPA)
特点概述:小型化和降本有优势,但是在性能提升空间有限。
优点
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。
缺点
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。
固态式扫描
OPA(光学相控阵)
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。
固态非扫描
Flash光
更匹配ToF飞行时间
劣势
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
优势
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
接收模块
PIN PD
APD(雪崩二极管)
SPAD/SiPM(单光子雪崩二极管/硅光电倍增管)
控制模块
主控芯片
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