汽車激光雷達(dá)是什么 工作原理是什么

什么是激光雷達(dá)(LiDAR)？激光雷達(dá)將雷達(dá)測距功能與攝像頭角分辨率相結(jié)合，用來提供準(zhǔn)確的深度感知傳感，從而完成圖像(圖1)。

圖1：攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)是汽車自動駕駛的三種首選技術(shù)。(圖片來源：ADI)

視覺部分代表攝像頭或駕駛員的可見力、物體分類和橫向分辨率。黑暗以及雪、灰塵或雨等天氣情況會削弱這些能力。雷達(dá)部分代表了射頻信號的返回。這種信號不受天氣狀況和黑暗的影響，同時還可測量距離。激光雷達(dá)部分可通過提供進(jìn)一步的對象分類、橫向分辨率、測距和黑暗穿透來完成傳感圖片。

激光雷達(dá)如何工作？

激光雷達(dá)系統(tǒng)的基本要素包括方波發(fā)射系統(tǒng)、目標(biāo)環(huán)境，以及用來解釋環(huán)境中外部元素距離的光接收器系統(tǒng)。激光雷達(dá)傳感方法是采用脈沖激光形式的光，通過分析返回信號的飛行時間(ToF)來測量范圍的(圖2)。

圖2：每個激光雷達(dá)發(fā)射單元都有一個三角形“視場”。(圖片來源：Bonnie Baker)

距離的繪制取決于光數(shù)字信號。

數(shù)字域中的信號

激光雷達(dá)的電路解決方案是通過汽車互跨阻放大器來解決信號接收的問題。其輸入級用來接受光電探測器的負(fù)向輸入電流脈沖(圖3)。

圖 3：激光雷達(dá)的電子部分包括一個激光二極管發(fā)射器和兩個光電二極管接收器。(圖片來源：Bonnie Baker)

激光二極管是通過一塊玻璃來傳輸數(shù)字脈沖信號的。該信號也會反射到D2光電二極管上。該信號的處理提供了傳輸時間及系統(tǒng)中內(nèi)置的電子延遲。

數(shù)字光信號脈沖射到對象后會反射回光學(xué)系統(tǒng)。返回的脈沖會鏡像到第二個光電二極管D1。D1信號路徑的電子部分與D2信號路徑相同。兩個信號到達(dá)微控制器(MCU)后即可計算出飛行時間。

市場快照

汽車激光雷達(dá)系統(tǒng)使用脈沖激光來測量兩輛車之間的距離。汽車系統(tǒng)利用激光雷達(dá)來控制車速和制動系統(tǒng)，從而響應(yīng)交通狀況的突變。激光雷達(dá)在碰撞警告和避讓系統(tǒng)、車道保持輔助、車道偏離警告、盲點監(jiān)視器和自適應(yīng)巡航控制等半自動或全自動汽車輔助功能中起到重要作用。汽車激光雷達(dá)正在取代早期汽車自動化系統(tǒng)中的雷達(dá)系統(tǒng)。激光雷達(dá)系統(tǒng)的測距范圍可從幾米到1,000米以上。

圖4：汽車激光雷達(dá)市場分為半自動駕駛和全自動駕駛汽車應(yīng)用。(圖片來源：Allied Market Research)

自動駕駛汽車已被廣泛使用，而激光雷達(dá)成像系統(tǒng)則將進(jìn)一步完善這一情況。雷達(dá)、攝像頭和激光雷達(dá)設(shè)備目前依舊是半自動駕駛和全自動駕駛所選擇的技術(shù)，激光雷達(dá)的價格也正在下降，市場正在加速這種變革。

審核編輯：郭婷