1文了解自动驾驶车辆激光雷达的部件功能

1文了解自动驾驶车辆激光雷达的部件功能

汽车讯据外媒报导，自动驾驶车辆配置的多款摄像头，旨在用该装备探查道路上的障碍物并绘制车辆周边环境在各类传感器中，在功能方面，激光雷达传感器与人眼最为接近，其光探测和测距系统（detection and ranging system）与雷达类似，但其采取了光波替换了无线电波（radio waves）

激光雷达系统利用激光脉冲信号“照亮（illuminate）”目标区域，并计算反射信号返回接收器的用时该类系统由光源、光电探测器、数据处理电子器件及运动控制设备

自动驾驶车辆大体采用了两类激光雷达装备，其分类根据为扫描车辆周边环境时所采用的方式，其中：1、3D闪光式激光雷达（3D flash LiDAR）由宽视角源及广视角光学件构成，旨在聚焦探查装备一次曝光（one exposure）上的所有反射光2、扫描式激光雷达系统可向各个方向发射激光，逐一探查回响（echoes）以便绘制车辆周边环境

激光源（laser source）对激光雷达性能将起到最关键的作用，激光束的品质及发散（divergence）在高侧向分辨率（high lateral resolution）方面将起到重要作用较短的激光脉冲持续时间（laser pulse duration）和低时间抖动（low timing jitter）可确保良好的纵向精度（longitudinal accuracy）对获取远程搜索（long-range detection），脉冲能量（Pulse energy）是一项重要参数另外，高脉冲重复频率（high pulse repetition rates）可提升扫描速度，从而实现较高的数据输出

600 nm-1000 nm的波长通常被用于非科研运用人眼对该波段的波长较为敏感激光雷达系统的运行波长为905 nm，限制其探测范围而1.5 um红外激光器可作为替代品，用于探查远距离的固体及障碍物，由于该类光不会被人眼吸收，其实用于高性能应用另外，该波长的光在大气环境下通常呈透明的，可被用于高效能的探测器

脉冲持续时间是实现高性能的另外一关键性因素许多短序列脉冲持续时间只有数皮秒（picoseconds），有助于实现毫米级到厘米级纵向分辨率（longitudinal resolution）

但是，该脉冲较短，容易引发激光光谱（laser spectrum）的增宽，从而下落信号噪声比（signal-to-noise ratio，SNR）虽然持续时间超过1纳秒（nanosecond）的脉冲可消除噪声，但同样会下降系统的分辨率为在高纵向精度与良好的SNR中取得平衡，当前脉冲持续时间为数百皮秒

激光器二极管与光纤激光器（Laser-diodesand fiber-lasers）通常被用于激光雷达系统中激光器二极管光源通常采取纵向堆栈，这意味着将新增一个堆栈层，使得激光能量（laser powers）超过1级视力安全激光器的激光能量

若用垂直腔（vertical-cavity）面发射激光器（surface-emitting laser），可下降总输出功率，并下降该系统功能运转的最大距离而光线激光器所提供的脉冲重复频率：当功率等级为10 W时，脉冲重复速率为5 kHz当功率等级为300 W时，脉冲重复速率为250 kHz但是

，相较于脉冲二极管系统（pulsed-diode systems），该类系统较为昂贵

激光雷达务必含有视力安全波长，且能够在黑暗中探查到100米外的目标物，探查精度为10厘米，操作温度在零下40摄氏度到85摄氏度（本文图片选自）

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文章标签： 黑科技 前瞻技术

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