半固态—MEMS式激光雷达,MEMS全称Micro-Electro-Mechanical System(微机电系统),是将原本激光雷达的机械结构通过微电子技术集成到硅基芯片上。本质上而言MEMS激光雷达并没有做到完全取消机械结构,所以它是一种半固态激光雷达。工作原理,MEMS在硅基芯片上集成了体积十分精巧的微振镜,其主要结构是尺寸很小的悬臂梁——通过控制微小的镜面平动和扭转往复运动,将激光管反射到不同的角度完成扫描,而激光发生器本身固定不动。其次,MEMS的振动角度有限导致视场角比较小(小于120度),同时受限于MEMS微振镜的镜面尺寸,传统MEMS技术的有效探测距离只有50米,FOV角度只能达到30度,多用于近距离补盲或者前向探测。激光雷达的扫描速度快,提高了数据处理效率。安徽livox激光雷达批发

MEMS激光雷达模组,光学相控阵式(OPA),相控阵发射器由若干发射接收单元组成阵列,通过改变加载在不同单元的电压,进而改变不同单元发射光波特性,实现对每个单元光波的单独控制,通过调节从每个相控单元辐射出的光波之间的相位关系,在设定方向上产生互相加强的干涉从而实现强度高光束,而其他方向上从各个单元射出的光波彼此相消。组成相控阵的各相控单元在程序的控制下可使一束或多束强度高光束按设计指向实现空域扫描。但光学相控阵的制造工艺难度较大,这是由于要求阵列单元尺寸必需不大于半个波长,普通目前激光雷达的任务波长均在1微米左右,这就意味着阵列单元的尺寸必需不大于500纳米。而且阵列数越多,阵列单元的尺寸越小,能量越往主瓣集中,这就对加工精度要求更高。此外,材料选择也是十分关键的要素。深圳固态激光雷达供应激光雷达的设计优化提高了其在复杂环境中的可靠性。

二维扫描振镜激光雷达,这类激光雷达的主要元件是两个扫描器——多边形棱镜和垂直扫描振镜,分别负责水平和垂直方向上的扫描。特点是扫描速度快,精度高。比如:一个四面多边形,只移动八条激光器光束(相当于传统的8线激光雷达),以5000rpm速度扫描,垂直分辨率为2667条/秒,120度水平扫描,在10Hz非隔行扫描下,垂直分辨率达267线。优点:转速越高,扫描精度越高;可以控制扫描区域,提高关键区域的扫描密度;多边形可提供超宽FOV,一般可做到水平120度。MEMSLidar一般不超过80度;通光孔径大,信噪比和有效距离要远高于MEMSLidar;价格低廉,MEMS振镜贵的要上千美元,多边形激光扫描已经非常成熟,价格只要几十美元;激光雷达间抗干扰性强缺点:与MEMS技术比,其缺点是功耗高,有电机转动部件。
优劣势分析,优势:OPA激光雷达发射机采用纯固态器件,没有任何需要活动的机械结构,因此在耐久度上表现更出众;虽然省去机械扫描结构,但却能做到类似机械式的全景扫描,同时在体积上可以做得更小,量产后的成本有望较大程度上降低。劣势:OPA激光雷达对激光调试、信号处理的运算力要求很大,同时,它还要求阵列单元尺寸必须不大于半个波长,因此每个器件尺寸只500nm左右,对材料和工艺的要求都极为苛刻,由于技术难度高,上游产业链不成熟,导致 OPA 方案短期内难以车规级量产,目前也很少有专注开发OPA激光雷达的Tier1供应商。激光雷达在医疗领域被用于人体三维扫描和诊断。

MEMS:MEMS激光雷达通过“振动”调整激光反射角度,实现扫描,激光发射器固定不动,但很考验接收器的能力,而且寿命同样是行业内的重大挑战。支撑振镜的悬臂梁角度有限,覆盖面很小,所以需要多个雷达进行共同拼接才能实现大视角覆盖,这就会在每个激光雷达扫描的边缘出现不均匀的畸变与重叠,不利于算法处理。另外,悬臂梁很细,机械寿命也有待进一步提升。振镜+转镜:在转镜的基础上加入振镜,转镜负责横向,振镜负责纵向,满足更宽泛的扫射角度,频率更高价格相比前两者更贵,但同样面临寿命问题。通过分析激光雷达数据,研究人员能够精确评估环境变化。深圳固态激光雷达供应
览沃 Mid - 360 引入抗干扰设计,在多雷达混行室内环境,主动抗串扰稳定运行。安徽livox激光雷达批发
要知道光速是每秒30万公里。要区分目标厘米级别的精确距离,那对传输时间测量分辨率必须做到1纳秒。要如此精确的测量时间,因此对应的测量系统的成本就很难降到很低,需要使用巧妙的方法降低测量难度。首先,我们需要明确,激光雷达并不是单独运作的,一般是由激光发射器、接收器和惯性定位导航三个主要模块组成。当激光雷达工作的时候,会对外发射激光,在遇到物体后,激光折射回来被CMOS传感器接收,从而测得本体到障碍物的距离。从原理来看,只要需要知道光速、和从发射到CMOS感知的时间就可以测出障碍物的距离,再结合实时GPS、惯性导航信息与计算激光雷达发射出去角度,系统就可以得到前方物体的坐标方位和距离信息。安徽livox激光雷达批发