此前，道合順傳感已經(jīng)為大家分享了汽車芯片中傳統(tǒng)傳感器的相關(guān)內(nèi)容，包括壓力傳感器、環(huán)境傳感器、磁傳感器、光電傳感器、陀螺儀、加速度計和MEMS麥克風(fēng)等。
現(xiàn)在，我們繼續(xù)為大家介紹汽車傳感器芯片中的激光雷達增量篇，主要內(nèi)容涵蓋激光雷達、毫米波雷達和超聲波雷達等。
激光雷達概覽
發(fā)展歷程
激光雷達LiDAR（Light Detection And Ranging）是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱，主要構(gòu)成要素包括發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)。激光雷達系統(tǒng)的核心組件主要有激光發(fā)射器、掃描器及光學(xué)組件、光電探測器及接收IC，以及位置和導(dǎo)航器件等，可提供高分辨率的幾何圖像、距離圖像、速度圖像。
激光雷達測量周圍環(huán)境生成點云
工作原理
激光雷達的物理原理本質(zhì)上就是“距離=速度*時間”，通過測量激光信號的信號差和相位差來確定距離。相較于發(fā)射電磁波的毫米波雷達和發(fā)射機械波的超聲波雷達，激光雷達主動發(fā)射波長約為900-1,500nm的激光射線，利用多普勒成像技術(shù)，創(chuàng)建出目標(biāo)清晰的3D圖像，是其它傳感器無法比擬的感知能力。
激光雷達通過發(fā)射和接收激光束，分析激光遇到目標(biāo)對象后的折返時間，計算出到目標(biāo)對象的相對距離，并利用此過程中收集到的目標(biāo)對象表面大量密集的點的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，快速得到出被測目標(biāo)的三維模型以及線、面、體等各種相關(guān)數(shù)據(jù)，建立三維點云圖，繪制出環(huán)境地圖，以達到環(huán)境感知的目的。由于光速非?？欤w行時間可能非常短，因此要求測量設(shè)備具備非常高的精度。從效果上來講，激光雷達線數(shù)越多，測量精度越高，安全性就越高。
激光雷達工作原理
相比于可見光、紅外線等傳統(tǒng)被動成像技術(shù)，激光雷達技術(shù)具有如下顯著特點：一方面，它顛覆傳統(tǒng)的二維投影成像模式，可采集目標(biāo)表面深度信息，得到目標(biāo)相對完整的空間信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理重構(gòu)目標(biāo)三維表面，獲得更能反映目標(biāo)幾何外形的三維圖形，同時還能獲取目標(biāo)表面反射特性、運動速度等豐富的特征信息，為目標(biāo)探測、識別、跟蹤等數(shù)據(jù)處理提供充分的信息支持、降低算法難度；另一方面，主動激光技術(shù)的應(yīng)用，使得其具有測量分辨率高，抗干擾能力強、抗隱身能力強、穿透能力強和全天候工作的特點。
車載激光雷達性能評價包括顯性參數(shù)與隱性指標(biāo)。顯性參數(shù)指列示在產(chǎn)品參數(shù)表中的信息，主要包含測遠(yuǎn)能力、點頻、角分辨率、視場角范圍、測距精準(zhǔn)度、功耗、集成度（體積及重量）等。隱性指標(biāo)包含激光雷達產(chǎn)品的可靠性、安全性、使用壽命、成本控制、可量產(chǎn)性等，這些指標(biāo)更加難以量化，也缺乏公開信息，只能通過產(chǎn)品是否應(yīng)用于行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的測試車隊或量產(chǎn)項目中得以體現(xiàn)。
激光雷達主要性能參數(shù)
資料來源：禾賽科技
激光雷達核心構(gòu)成包括激光發(fā)射系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)（光束操縱元件）、傳輸與接收光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器及信號處理系統(tǒng)。其中掃描系統(tǒng)、激光發(fā)射器和光電探測器均存在不同技術(shù)路線，進而導(dǎo)致激光雷達整機技術(shù)路線繁多。目前，激光雷達四大系統(tǒng)包括激光器、光束控制器、FPGA芯片在內(nèi)的核心元件基本被國外大廠壟斷。
激光雷達內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
資料來源：濱松電子
激光雷達分類方式多樣，根據(jù)測距原理、掃描方式、激光發(fā)射、激光接收等環(huán)節(jié)所采取的方案不同，均可對激光雷達進行分類。其中又以測距原理和掃描方式的分類最為常見。按掃描方式正成為車載激光雷達廠商分類定位的主要依據(jù)。究其原因，在于掃描技術(shù)直接決定了激光雷達的掃描頻率、掃描范圍、采集數(shù)據(jù)量等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，與最終探測成像質(zhì)量息息相關(guān)。此外，掃描技術(shù)的演變還是產(chǎn)品邁向小型化、高性能、低成本的重要一環(huán)，是車載激光雷達能否實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)內(nèi)部有無運動器件，激光雷達可分為機械旋轉(zhuǎn)式、混合固態(tài)式以及純固態(tài)式三大類別。
當(dāng)前業(yè)界并無終極解決方案?；谔綔y距離、視場角、信噪比、體積、穩(wěn)定性、成本控制、技術(shù)成熟度等多維度，對于不同測距原理、掃描方式下方案的整理如下表所示，可見不同方案均有各自優(yōu)劣，主機廠在當(dāng)前階段需在不同考量維度中進行取舍。
激光雷達主流分類方式及優(yōu)劣性
資料來源：IDTechEx
