激光雷達(Lidar)又稱光學雷達,其通過向目標發射激光脈沖并接收反射回來的信號,來測量目標與傳感器之間的距離,具有輕便靈巧、分辨率高、抗干擾能力強等優勢,在自動駕駛領域發揮著重要作用。
激光雷達系統主要由激光發射光源、接收器、伺服電機、斜面鏡和光學旋轉編碼器 (又稱圓光柵)組成。打一個形象的比方,激光雷達相當于讓汽車擁有了感知功能,就像讓一個600度近視的人帶上了眼鏡,他能瞬間清晰認識到周圍的環境那樣。激光雷達相當于給汽車安上了一副“感知眼鏡”,讓汽車能清晰感知周圍的環境。
車載激光雷達工作原理參照了蝙蝠測距用的回波時間 (TOF)測量方法。其通過旋轉的機械鏡面測量激光發出和收到回波的時間差,從而確定目標的方位和距離,由于激光雷達主動發射激光,因此受環境光變化的影響小,測距精確,可輕松檢測出汽車周圍障礙和邊界。
按結構劃分,車載激光雷達主要分為三種: 機械式車載激光雷達,混合式車載激光雷達,全固態車載激光雷達。
機械式車載激光雷達是指通過機械旋轉實現激光掃描的車載激光雷達,是最早使用的類型。這種雷達體積較大,裝配復雜,成本較高。
混合式車載激光雷達分為轉鏡、MEMS和棱鏡三種,MEMS技術正逐漸成為市場主流,其通過控制微鏡以一定諧波頻率振蕩發射激光器光線,實現快速和大范圍掃描,形成點云圖效果,滿足了自動駕駛對精準度和速度的要求。目前除一些高端車型外,大部分車型都選擇混合固態激光雷達。
而全固態車載激光雷達則完全取消了機械掃描結構,水平和垂直方向的激光掃描均通過電子方式實現,根據實現方式的不同,全固態車載激光雷達又可細分為光學相控陣(OPA)型車載激光雷達和閃光(Flash)型車載激光雷達兩種。
OPA固態激光雷達完全沒有擺動固件,利用多個光源組成陣列,合成特定方向的光束來實現對不同方向的掃描。
Flash固態激光雷達,也可以說是非掃描式,它可以在短時間直接發射出一大片覆蓋探測區域的激光,利用光陣構建圖像,就像是照相機,可快速記錄整個場景。
隨著科技的不斷進步和市場需求的日益變化,激光雷達技術也在持續發展中。當前,市場上測試車輛主要采用機械式激光雷達。但這種技術普遍存在工藝復雜、生產周期長、成本高昂以及機械部件壽命有限等問題。
因此,未來的技術發展路線應該是由混合固態過渡到純固態激光雷達,在此過渡階段,近年來量產的激光雷達產品主要集中在混合固態激光雷達領域,包括轉鏡和MEMS方案。這些產品在性能和成本方面取得了較好的平衡,為未來向純固態激光雷達過渡奠定了基礎。短期來看,轉鏡和MEMS混合式激光雷達將占據主導地位;而在中長期看,OPA固態激光雷達有望實現廣泛應用。
激光雷達主要由激光發射部分,激光接收系統,掃描系統,信息處理系統等組成,這些系統由各式電子元器件組合而成,以下是廈門唯樣激光雷達相關元器件品牌推薦:
電源IC:MPS、ROHM、立琦、圣邦微、砂力杰、領芯、杰華特、南芯
邏輯、運放、ADC:安世、ROHM、圣邦微、潤石
二三極管、MOS:安世、LRC、VISHAY、ROHM、強茂、捷捷微、新潔能
GaN MOS:英諾賽科、納微
Flash:兆易創新、復旦微
陀螺儀:lnvensense
電感、共模、磁珠:TDK、臺慶、奇力新、EPCOS、Bourns、Pulse
晶體:TXC、KDS、Sitime、HELE
車規電容:TDK、三星、YAGEO、KEMET、AVX
車規電阻、采樣電阻:YAGEO、華科、Vishay、旺詮
線束:安費諾
汽車激光雷達是一個令人印象深刻的新興汽車技術,2021年被稱為激光雷達的元年,經過兩年的發展,實現搭載的品牌越來越多,比如蔚來、小鵬等,隨著汽車智能化與市場需求的激增,激光雷達市場將進入高速增長期。有研究預測,2025年全球前裝車載激光雷達市場規模有望達到1066億元,市場前景廣闊。
審核編輯:湯梓紅
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