激光雷达传感器在无人驾驶中的作用及市场趋势

近段时间以来，国内车企关于无人驾驶汽车的研发和测试捷报频传。先是吉利汽车宣布将在2022年亚运举办期间，在特定区域内使用完全无人驾驶的车辆。随后再有报道称，百度宣称其新一代无人巴士车阿波龙二代将很快推出。而就在不久前，百度与中国一汽共同打造的国内首批量产自动驾驶出租车在湖南长沙展开了上路测试。有消息称，长沙市民有望在年底之前先体验到中国首批自动驾驶出租车。无疑无人驾驶技术是一种解放人类双手和提高生产力效率的科技。

激光雷达原理

与雷达工作原理类似，激光雷达通过测量激光信号的时间差和相位差来确定距离，但其很大优势在于能够利用多谱勒成像技术，创建出目标清晰的 3D 图像。激光雷达通过发射和接收激光束，分析激光遇到目标对象后的折返时间，计算出到目标对象的相对距离，并利用此过程中收集到的目标对象表面大量密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，快速得到出被测目标的三维模型以及线、面、体等各种相关数据，建立三维点云图，绘制出环境地图，以达到环境感知的目的。由于光速非常快，飞行时间可能非常短，因此要求测量设备具备非常高的精度。从效果上来讲，激光雷达维度（线束）越多，测量精度越高，安全性就越高。

激光雷达

激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

激光雷达结构

基于二维MEMS扫描振镜的激光雷达系统采用飞行时间法测距，整体光路采用收发并行光路系统，光源为半导体脉冲激光器，探测器为高灵敏度的APD阵列探测器，激光雷达工作时，控制系统使激光器发出高频率脉冲激光，经由准直系统准直为发散角较小的光束，再控制二维MEMS扫描振镜的偏转角，改变出射光束方向，逐点扫描目标；目标反射的回波光束经过接收光学系统会聚到APD阵列探测器表面，APD阵列探测器上对应的单元被选通以接收光信号。控制系统基于时间飞行法（ToF）准确计算激光飞行往返路径的时间来实现距离测量。