MEMS激光雷達(dá)模組,光學(xué)相控陣式(OPA),相控陣發(fā)射器由若干發(fā)射接收單元組成陣列,通過(guò)改變加載在不同單元的電壓,進(jìn)而改變不同單元發(fā)射光波特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)單元光波的單獨(dú)控制,通過(guò)調(diào)節(jié)從每個(gè)相控單元輻射出的光波之間的相位關(guān)系,在設(shè)定方向上產(chǎn)生互相加強(qiáng)的干涉從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度高光束,而其他方向上從各個(gè)單元射出的光波彼此相消。組成相控陣的各相控單元在程序的控制下可使一束或多束強(qiáng)度高光束按設(shè)計(jì)指向?qū)崿F(xiàn)空域掃描。但光學(xué)相控陣的制造工藝難度較大,這是由于要求陣列單元尺寸必需不大于半個(gè)波長(zhǎng),普通目前激光雷達(dá)的任務(wù)波長(zhǎng)均在1微米左右,這就意味著陣列單元的尺寸必需不大于500納米。而且陣列數(shù)越多,陣列單元的尺寸越小,能量越往主瓣集中,這就對(duì)加工精度要求更高。此外,材料選擇也是十分關(guān)鍵的要素。激光雷達(dá)的耐用性保證了其在惡劣環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。固態(tài)激光雷達(dá)
激光雷達(dá)的構(gòu)成與分類:激光雷達(dá)的構(gòu)成,激光雷達(dá)發(fā)展到現(xiàn)在,其結(jié)構(gòu)精密且復(fù)雜,主要由激光系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信號(hào)處理單元和掃描模塊四大主要組件構(gòu)成。激光器以脈沖的方式點(diǎn)亮發(fā)射激光,照射到障礙物后對(duì)物體進(jìn)行3D掃描,反射光線經(jīng)由鏡頭組匯聚到接收器上。信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)控制激光器的發(fā)射,并將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào),然后進(jìn)入主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算。進(jìn)一步的,我們可以根據(jù)以下指標(biāo)判斷激光雷達(dá)的好壞。視場(chǎng)角,視場(chǎng)角決定了激光雷達(dá)能夠看到的視野范圍,分為水平視場(chǎng)角和垂直視場(chǎng)角,視場(chǎng)角越大,表示視野范圍越大,反之則表示視野范圍越小。福建測(cè)繪激光雷達(dá)360°x59° 超廣 FOV,Mid - 360 助力移動(dòng)機(jī)器人感知復(fù)雜 3D 環(huán)境。
探測(cè)距離,激光雷達(dá)標(biāo)稱的較遠(yuǎn)探測(cè)距離一般為150-200m,實(shí)際上距離過(guò)遠(yuǎn)的時(shí)候,采樣的點(diǎn)數(shù)會(huì)明顯變少,測(cè)量距離和激光雷達(dá)的分辨率有著很大的關(guān)系。以激光雷達(dá)的垂直分辨率為0.4°較遠(yuǎn)探測(cè)距離為200m舉例,在經(jīng)過(guò)200m后激光光束2個(gè)點(diǎn)之間的距離為,也就是說(shuō)只能檢測(cè)到高于1.4m的障礙物。如下圖10所示。如果要分辨具體的障礙物類型,那么需要采樣點(diǎn)的數(shù)量更多,因此激光雷達(dá)有效的探測(cè)距離可能只有60-70m。增加激光雷達(dá)的探測(cè)距離有2種方法,一是增加物體的反射率,二是增加激光的功率。物體的反射率是固定的,無(wú)法改變,那么就只能增加激光的功率了。但是增加激光的功率會(huì)損傷人眼,只能想辦法增加激光的波長(zhǎng),以避開人眼可見(jiàn)光的范圍,這樣可以適當(dāng)增大激光的功率。探測(cè)距離是制約激光雷達(dá)的另一個(gè)障礙,汽車在高速行駛的過(guò)程中越早發(fā)現(xiàn)障礙物,就越能預(yù)留越多的反應(yīng)時(shí)間,從而避免交通事故。
優(yōu)劣勢(shì)分析,優(yōu)勢(shì):MEMS激光雷達(dá)因?yàn)閿[脫了笨重的「旋轉(zhuǎn)電機(jī)」和「掃描鏡」等機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置,去除了金屬機(jī)械結(jié)構(gòu)部件,同時(shí)配備的是毫米級(jí)的微振鏡,這較大程度上減少了MEMS激光雷達(dá)的尺寸,與傳統(tǒng)的光學(xué)掃描鏡相比,在光學(xué)、機(jī)械性能和功耗方面表現(xiàn)更為突出。其次,得益于激光收發(fā)單元的數(shù)量的減少,同時(shí)MEMS振鏡整體結(jié)構(gòu)所使用的硅基材料還有降價(jià)空間,因此MEMS激光雷達(dá)的整體成本有望進(jìn)一步降低。劣勢(shì):MEMS激光雷達(dá)的「微振鏡」屬于振動(dòng)敏感性器件,同時(shí)硅基MEMS的懸臂梁結(jié)構(gòu)非常脆弱,外界的振動(dòng)或沖擊極易直接致其斷裂,車載環(huán)境很容易對(duì)其使用壽命和工作穩(wěn)定性產(chǎn)生影響??故彝鈴?qiáng)光,Mid - 360 室內(nèi)昏暗與室外強(qiáng)光下性能無(wú)縫銜接。
激光雷達(dá)的工作原理:對(duì)人畜無(wú)害的紅外光束Light Pluses發(fā)射、反射和接收來(lái)探測(cè)物體。能探測(cè)的對(duì)象:白天或黑夜下的特定物體與車之間的距離。甚至由于反射度的不同,車道線和路面也是可以區(qū)分開來(lái)的。哪些物體無(wú)法探測(cè):光束無(wú)法探測(cè)到被遮擋的物體。車用激光雷達(dá)工作原理就是蝙蝠測(cè)距用的回波時(shí)間(Time of Flight,縮寫為TOF)測(cè)量方法。分析目標(biāo)物體表面的反射能量大小、反射波譜的幅度、頻率和相位等信息,輸出點(diǎn)云,從而呈現(xiàn)出目標(biāo)物精確的三維結(jié)構(gòu)信息。激光雷達(dá)在機(jī)器人避障中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。固態(tài)激光雷達(dá)
具備出色抗強(qiáng)光能力,覽沃 Mid - 360 室內(nèi)外環(huán)境切換性能無(wú)縫銜接。固態(tài)激光雷達(dá)
優(yōu)劣勢(shì)分析:優(yōu)點(diǎn):FLASH激光雷達(dá)較大的優(yōu)勢(shì)在于可以一次性實(shí)現(xiàn)全局成像來(lái)完成探測(cè),且成像速度快。體積小,易安裝,易融入車的整體外觀設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,元件極少,成本低。信號(hào)處理電路簡(jiǎn)單,消耗運(yùn)算資源少,整體成本低。刷新頻率可高達(dá)3MHz,是傳統(tǒng)攝像頭的10萬(wàn)倍,實(shí)時(shí)性好,因此易過(guò)車規(guī)。缺點(diǎn):不過(guò)FLASH激光單點(diǎn)面積比掃描型激光單點(diǎn)大,因此其功率密度較低,進(jìn)而影響到探測(cè)精度和探測(cè)距離(低于50米)。要改善其性能,需要使用功率更大的激光器,或更先進(jìn)的激光發(fā)射陣列,讓發(fā)光單元按一定模式導(dǎo)通點(diǎn)亮,以取得掃描器的效果。固態(tài)激光雷達(dá)