光学相控阵激光雷达(OPA),很多特殊的Lidar使用OPA(OpticalPhasedArray)光学相控阵技术。OPA运用相干原理,采用多个光源组成阵列,通过调节发射阵列中每个发射单元的相位差,来控制输出的激光束的方向。OPA激光雷达完全是由电信号控制扫描方向,能够动态地调节扫描角度范围,对目标区域进行全局扫描或者某一区域的局部精细化扫描,一个激光雷达就可能覆盖近/中/远距离的目标探测。优点:纯固态Lidar,体积小,易于车规;扫描速度快(一般可达到MHz量级以上);精度高(可以做到μrad量级以上);可控性好(可以在感兴趣的目标区域进行高密度扫描),缺点:易形成旁瓣,影响光束作用距离和角分辨率,使激光能量被分散;加工难度高:光学相控阵要求阵列单元尺寸必须不大于半个波长;探测距离很难做到很远。激光雷达的扫描速度快,提高了数据处理效率。河南二维激光雷达
工作原理,相控阵雷达发射的是电磁波,OPA(Optical Phase Array的简称,即光学相控阵)激光雷达发射的是光,而光和电磁波一样也表现出波的特性,所以原理上是一样的。波与波之间会产生干涉现象,通过控制相控阵雷达平面阵列各个阵元的电流相位,利用相位差可以让不同的位置的波源会产生干涉(类似的是两圈水波相互叠加后,有的方向会相互抵消,有的会相互增强),从而指向特定的方向,往复控制便得以实现扫描效果。利用光的相干性质,通过人为控制相位差实现不同方向的光发射效果;我们知道光和电磁波一样也表现出波的特性,因此同样可以利用相位差控制干涉让激光“转向”特定的角度,往复控制实现扫描效果。安徽激光雷达供应自动驾驶巴士借助激光雷达感知周边,安全接送乘客。
激光雷达,也称光学雷达(LIght Detection And Ranging)是激光探测与测距系统的简称,它通过测定传感器发射器与目标物体之间的传播距离,分析目标物体表面的反射能量大小、反射波谱的幅度、频率和相位等信息,从而呈现出目标物精确的三维结构信息。自上世纪60年代激光被发明不久,激光雷达就大规模发展起来。而测距原理上目前主要以飞行时间(time of flight)法为主,利用发射器发射的脉冲信号和接收器接受到的反射脉冲信号的时间间隔来计算和目标物体的距离。
从应用看,具备车规级量产实力的Tier1供货商有法雷奥(Scala)、镭神智能(CH32),Innovusion(Falcon)。2017年,奥迪A8为全球头一款量产的L3级别自动驾驶的乘用车,其搭载的激光雷达便是法雷奥和Ibeo联合研发的4线旋转扫描镜激光雷达。2020年,镭神智能自主研发的CH32面世,成为全球第二款获得车规级认证的转镜式激光雷达,目前已经规模化交付东风悦享量产前装车型生产。2022年,搭载Innovusion Falcon激光雷达的蔚来ET7上市,该款激光雷达为1550nm方案,等效300线数。从售价看,法雷奥Scala 2为900欧元(约6500元人民币),已经下降至车企可接受的价格范围。览沃 Mid - 360 作为新物种,让移动机器人在多样场景精确感知。
激光光源,由于激光器发射的光线需要投射至整个FOV平面区域内,除了面光源可以直接发射整面光线外,点光源则需要做二维扫描覆盖整个FOV区域,线光源需要做一维扫描覆盖整个FOV区域。其中点光源根据光源发射的形式又可以分为EEL(Edge-Emitting Laser边发射激光器)和VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser垂直腔面发射激光器)两种,二者区别在于EEL激光平行于衬底表面发出(如图1),VCSEL激光垂直于衬底表面发出(如图2)。其中VCSEL式易于进行芯片式阵列布置,通常使用此类光源进行阵列式布置形成线光源(一维阵列)或面光源(二维阵列),VCSEL光源剖面图与二维阵列光源芯片示意图如下览沃 Mid - 360 水平 360° 视场角,全角度感知周围环境无遗漏。江苏觅道Mid-70激光雷达价格
激光雷达的高稳定性使其在太空探测任务中备受青睐。河南二维激光雷达
机械式激光雷达,工作原理,发射和接收模块被电机电动进行360度旋转。在竖直方向上排布多组激光线束,发射模块以一定频率发射激光线,通过不断旋转发射头实现动态扫描。优劣势分析,优势:机械式激光雷达作为较早装车的产品,技术已经比较成熟,因为其是由电机控制旋转,所以可以长时间内保持转速稳定,每次扫描的速度都是线性的。并且由于『站得高』,机械式激光雷达可以对周围环境进行精度够高并且清晰稳定的360度环境重构。劣势:虽然技术成熟,但因为其内部的激光收发模组线束多,并且需要复杂的人工调整,制造周期长,所以成本并不低,并且可靠性差,导致可量产性不高。其次,机械式激光雷达体积过大,消费者接受度不高。然后,它的寿命大约在1000h~3000h,而汽车厂商的要求是至少13000h,这也决定了其很难走向C端市场。河南二维激光雷达