天津图像级半固态激光雷达成本低信息推荐 北醒

混合固态激光雷达

激光雷达已成为自动驾驶的关键传感器之一。市场上也有很多产品选择。然而，有一些关于激光雷达的说法，但非人士很难区分这些陈述。关于激光雷达的“谣言”将引起读者的关注。

激光雷达是一种非常高科技的设备：

激光雷达是在20世纪60年代早期发明脉冲激光后不久发明的。原理很简单。就像根据物体反射的声波测量物体的距离一样，激光雷达只是用光波取代声波。

激光雷达的作用是发射脉冲并测量从物体反射回来的时间。由于光速是恒定的，因此通过测量光波的飞行时间很容易计算距离。

激光雷达

通常激光雷达可以分为两大类：机械式激光雷达和固态激光雷达。机械式激光雷达采用机械旋转部件作为光束扫描的实现方式，可以实现大角度扫描，但是装配困难、扫描频率低。固态激光雷达，目前的实现方式有微机电系统（micro-electro-mechanical system，MEMS）、面阵闪光（Flash）技术和光学相控阵（optical phased array，OPA）技术。MEMS采用微扫描振镜，达到了一定的集成度，但是受限于振镜的偏转范围；Flash技术已有商用，但是视场角受限，扫描速率较低；OPA扫描技术是基于微波相控阵扫描理论和技术发展起来的新型光束指向控制技术，具有无惯性器件、稳定、方向可任意控制等优点，成为近年来研究的热点，液晶、集成波导光学相控阵等固态技术方法层出不穷。激光雷达在无人驾驶、机器人等人工智能领域也将向着小型化的趋势发展。

MEMS激光雷达

二维扫描的MEMS微振镜是激光雷达的关键器件，主要可以通过电热效应、静电效应、电磁效应和压电效应驱动。有研究小组通过对电热双压电晶片驱动的微振镜加热，金属铝的形变大于介质硅，从而形成微结构的振动。实验可以施加电压2.3V，获得9°的偏转角。但是电热效应引起微振镜偏转通常响应速度较低，有实验通过施加12mW的电功率，响应速度只有74Hz。电磁效应驱动的MEMS系统需要在内部封装可动磁性物质或者可动线圈产生磁场，如图3所示，通过施加磁场形成洛伦兹力使得线圈产生偏转，从而驱动MEMS振镜偏转，响应速度可以超过10kHz。压电效应需要异质材料的介入，压电材料（PZT）具有、响应速度快等优点。日本研究小组采用电镀的方法在硅上沉积PZT薄膜，加工形成MEMS结构并进行光学扫描，实验获得11.2kHz的响应速度，39°的视场角。静电效应驱动MEMS具有尺寸小、可单片全集成的优点，受到广泛研究。通常，采用静电效应驱动微反射镜的方式需要在真空环境下，以获得更高的驱动效率，10V电压驱动可以实现大约10°的扫描角度。瑞典KTH的研究小组近期验证了一种新方法，如图4所示，通过MEMS改变光栅周期实现衍射光角度偏转，在20V电压驱动下达到5.6°的扫描角度，功率消耗在微瓦量级。