面阵激光雷达原理

电动光学机械扫描仪是比较常见的激光雷达扫描仪类型。2007年，激光雷达技术的先驱Velodyne公司发布了一款64波束旋转扫描器，这款扫描器显然在早期塑造并主导了自动驾驶汽车行业。这种扫描器明显的优点是测距距离长，水平视场宽，扫描速度快。大多数这种类型的传感器都有几个发射-接收通道，这些通道垂直堆叠，由电机旋转，形成360°视场。尽管由此产生的点云能够对车辆周围的物体进行高质量的检测，但这种扫描器类型仍有几个缺点：(a)高功耗，(b)易受振动和机械冲击，(c)庞大的包装，(d)在大多数情况下，价格非常高。此外，由于垂直堆叠激光LEDs的数量有限，(e)它们的垂直分辨率有限。然而，世界上有几家公司致力于减轻这些缺点，同时保持这类传感器能够产生的高质量点云。激光雷达角分辨率高，速度分辨率高和距离分辨率高。面阵激光雷达原理

激光雷达是结合了光学、电子、机械、软件、芯片、器件等技术，可以进行环境 探测、数据处理和传输的智能传感器。激光雷达由发射系统、接收系统、信息处 理系统和扫描系统组成。发射系统中的激励源周期性地驱动激光器，发射激光脉 冲，激光调制器通过光束控制器控制发射激光的方向和线数，通过发射光学系统，将激光发射至目标物体；经接收光学系统，光电探测器接收目标物体反射 回来的激光，产生接收信号；接收信号经过放大处理和模数转换，经由信息处理 模块计算，获取目标表面形态、物理属性等特性，然后建立物体模型。扫描系统 对所在的平面扫描，并产生实时的平面图信息。四川激光雷达测量在大气中间层金属蒸气层的观测主要采用荧光共振散射激光雷达。

激光雷达自诞生以来经历了五个发展阶段：（1）1960 年代-1970 年代：激光器 诞生，基于激光的探测技术开始发展，这一时期激光雷达主要用于科研及测绘， 1971 年阿波罗 15 号载人登月任务使用激光雷达对月球表面进行测绘。（2）1980 年代-1990 年代：激光雷达商业化起步，开始用于工业探测和早期无人驾驶项目， 这一时期西克和北洋等厂商推出单线扫描式 2D 激光雷达产品。（3）2000 年代2010 年代早期：高线数激光雷达开始用于无人驾驶的避障和导航，激光雷达主 要应用于无人驾驶测试项目等。此时市场内主要为国外厂商。（4）2016 年-2018 年：国内厂商入局，激光雷达技术方案多样化发展。此时激光雷达主要用于无人 驾驶、高级辅助驾驶、服务机器人等，且下游开始有商用化项目落地。（5）2019 年至今：市场发展迅速，产品性能持续优化，应用领域持续拓展。激光雷达技术 朝向芯片化、阵列化发展。境外激光雷达公司迎来上市热潮，同时有巨头公司加 入激光雷达市场竞争。

不同类型的传感器各有优劣。超声波在几米以外的空气中会出现强烈的衰减，因此主要用于短距离物体检测。毫末波雷达有不同距离范围选择，环境干扰能力强，可以满足车辆对全天气候的适应性的要求，但由于分辨率较差无法识别物体。相机性价比高且易于使用，尽管能够通过算法感知深度，但是强烈取决于周围光照条件和需要大量数据处理以提取有用信息。相机是能看到颜色的技术，并且可以应用在车道保持辅助功能。激光雷达通过发射激光来测量物体与传感器之间精确距离并在没有大量后端处理的情况下获取周围物体的精确距离及3D信息，以实现避障功能。结合预先采集的高精地图，机器人在环境中通过激光雷达的定位精度可达厘米量级，以实现自主导航。在高精度激光测距机中，通常采用峰值采样保持电路和恒比定时电路来减小测时误差。

随着智能驾驶需求的不断提升，渗透率的不断提高，自动驾驶技术不断向L3级及更高级别发展，其优势愈发明显，市场空间将飞速提升。据华西证券预计，目前车载激光雷达市场处于爆发前夕，千亿市场正在开启。根据测算，预计我国乘用车领域激光雷达市场空间在2025年将达到261亿元，到2030年将达到980亿元;乘用车领域激光雷达市场规模未来3年复合增速能达到200%+，2025年至2030年复合增速达到30%以上。从产业链来看，车载激光雷达上游为光学和电子元器件，中游为激光雷达整机厂，下游主要由整车厂和Tier1厂商组成。一个波长调到待测物体的吸收线，而另一波长调到线上吸收系数较小的边翼。昆明三维激光雷达测量

机械扫描能够进行大视场扫描，也可以达到很高的扫描速率。面阵激光雷达原理

TOF 是目前为成熟和广泛应用的测距方式，根据光反射回的时间测距 离。具体来说是通过用脉冲激光照亮目标并测量反射返回信号的特性来工作。脉冲光的宽度范围可以从几纳秒到几微秒。TOF 激光雷达主要部 件有激光器、放大器、光电转换器等。TOF 激光源目前有 905nm 和 1550nm 两种，通常情况下 905nm 探测距离为 100-200m，由于靠近可见光对人眼有影响，因此难以通过加大功率增加探测距离，导致探测 距离有限。1550nm 探测距离能达到 250m，且有更好的安全性，但由 于 1550nm 接收器需要采用铟镓砷光电探测器芯片，导致当前成本较高。面阵激光雷达原理

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