據(jù)麥姆斯咨詢介紹，激光雷達(dá)（LiDAR）是一項(xiàng)使用激光實(shí)現(xiàn)測距并創(chuàng)建深度圖的技術(shù)，但給人以昂貴且笨重的印象。MEMS微鏡會(huì)如何幫助降低激光雷達(dá)成本？激光雷達(dá)如何實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)解決方案？下文將給予相關(guān)說明。

什么是激光雷達(dá)？

LiDAR是英文Light Detection And Ranging的簡稱，中文翻譯為“光探測和測距”，其工作方式與雷達(dá)非常相似。激光雷達(dá)采用的光源，通常是激光，通過計(jì)算激光光束從發(fā)射到返回至探測器的時(shí)間得到光源和物體之間的距離。但是，并非所有激光雷達(dá)系統(tǒng)都采用簡單的計(jì)時(shí)機(jī)制。對(duì)于對(duì)短距離精度要求較高的應(yīng)用，可采用相移機(jī)制，通過入射光與出射光之間的相位差來推算距離。

激光雷達(dá)面臨哪些挑戰(zhàn)？

激光雷達(dá)很多實(shí)際應(yīng)用，包括自動(dòng)駕駛汽車、全自動(dòng)無人機(jī)和三維空間地圖繪制。但激光雷達(dá)存在的幾個(gè)問題不僅使其價(jià)格居高不下，也阻礙了其得到廣泛應(yīng)用。第一個(gè)問題是需要機(jī)械反射鏡來實(shí)現(xiàn)對(duì)激光束方向的偏轉(zhuǎn)，因此需要電機(jī)來控制機(jī)械反射鏡，帶來的問題是電機(jī)不僅耗電，還使系統(tǒng)體積變得非常龐大。第二個(gè)問題是機(jī)械反射鏡價(jià)格也很昂貴，最終導(dǎo)致系統(tǒng)又大又笨重又貴。在實(shí)際應(yīng)用，這樣的系統(tǒng)只能集成到大型設(shè)備中。摒棄旋轉(zhuǎn)鏡的設(shè)計(jì)，雖然也可以降低激光雷達(dá)價(jià)格，但會(huì)導(dǎo)致視場角狹窄。

什么是MEMS振鏡？

MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）執(zhí)行器，可以看作是由電驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)械系統(tǒng)，包括齒輪、傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和懸臂梁等微型結(jié)構(gòu)。這些懸臂梁可用大多數(shù)傳感器，包括陀螺儀、加速度計(jì)和振動(dòng)傳感器。MEMS微鏡是一種微型反射鏡，附著在會(huì)偏轉(zhuǎn)的微型結(jié)構(gòu)之上，當(dāng)電流通過時(shí)，能改變鏡面的角度。

MEMS微鏡在激光雷達(dá)中扮演什么角色？

認(rèn)識(shí)到MEMS微鏡對(duì)激光方向的偏轉(zhuǎn)作用后，來自佛羅里達(dá)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了激光雷達(dá)系統(tǒng)原型，不僅視場角廣，而且功耗非常低，并且可以輕松地安裝在小型設(shè)備中。激光雷達(dá)選擇MEMS微鏡作為激光雷達(dá)系統(tǒng)的掃描元件，只需9V電池就可以為激光雷達(dá)供電。在激光雷達(dá)原型中還集成了一顆被動(dòng)紅外傳感器（通常用于安全系統(tǒng)）以探測個(gè)體存在，如果未探測到個(gè)體，則系統(tǒng)關(guān)閉電源。該原型成為使用智能環(huán)境控制系統(tǒng)（包括供暖和空調(diào)系統(tǒng)）的住宅和商業(yè)應(yīng)用的理想選擇。為了簡化設(shè)計(jì)，該原型利用市售零部件來進(jìn)行測距數(shù)據(jù)處理，但這是造成激光雷達(dá)系統(tǒng)體積偏大且耗電的組件之一。因此，研究人員計(jì)劃自己研發(fā)尺寸小、功耗低的激光雷達(dá)。

激光雷達(dá)變得尺寸更小，價(jià)格更親民，將有助于將其集成到許多應(yīng)用，包括物聯(lián)網(wǎng)傳感器、自動(dòng)駕駛汽車和可繪制周圍環(huán)境的控制系統(tǒng)。激光雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的跟蹤、識(shí)別和避讓，這是單個(gè)攝像頭難以完成的任務(wù)。激光雷達(dá)之所以優(yōu)于攝像頭系統(tǒng)，是因?yàn)樗芴峁┚嚯x測量，這意味著無需人工智能，單個(gè)傳感器就可以分辨出物體在前景或背景中的差異。雖然攝像頭可以根據(jù)物體外觀（顏色、形狀和大小）識(shí)別物體，但從理論上講，激光雷達(dá)結(jié)合物體輪廓數(shù)據(jù)，這僅在物體自身突出時(shí)才有效。激光雷達(dá)的分辨率足以勾勒出物體的平滑輪廓。總體而言，對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車來講，激光雷達(dá)是一項(xiàng)實(shí)時(shí)測距、無需人工智能算法就能識(shí)別出平面2D圖像的快速技術(shù)。

原文標(biāo)題：MEMS微鏡如何幫助激光雷達(dá)“瘦身健體”？

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