什么是激光雷達(dá)傳感器？
激光雷達(dá)傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器，它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，它的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強(qiáng)等。
激光器按工作物質(zhì)可分為 4種。①固體激光器：它的工作物質(zhì)是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器 (即YAG激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結(jié)構(gòu)大致相同，特點(diǎn)是小而堅(jiān)固、功率高，釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率最高的器件，已達(dá)到數(shù)十兆瓦。②氣體激光器：它的工作物質(zhì)為氣體?，F(xiàn)已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器，其形狀如普通放電管，特點(diǎn)是輸出穩(wěn)定，單色性好,壽命長(zhǎng),但功率較小，轉(zhuǎn)換效率較低。③液體激光器:它又可分為螯合物激光器、無(wú)機(jī)液體激光器和有機(jī)染料激光器，其中最重要的是有機(jī)染料激光器，它的最大特點(diǎn)是波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)。④半導(dǎo)體激光器：它是較年輕的一種激光器，其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點(diǎn)是效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適宜于在飛機(jī)、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶?？芍瞥蓽y(cè)距儀和瞄準(zhǔn)器。但輸出功率較小、定向性較差、受環(huán)境溫度影響較大。
什么是固態(tài)激光雷達(dá)？
這要從傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)式激光雷達(dá)說(shuō)起，早期的激光雷達(dá)為了探測(cè)車身周邊全部的信息，只能將激光發(fā)射器安裝在可以 360 度旋轉(zhuǎn)的萬(wàn)向節(jié)上，這樣一個(gè)活動(dòng)的零部件其耐用性和可靠性難以做到讓人滿意。激光雷達(dá)要進(jìn)軍主流市場(chǎng)就必須切換成固態(tài)設(shè)計(jì)，這就需要新的裝置將激光發(fā)射到不同方向以覆蓋車輛周邊環(huán)境。
目前，技術(shù)人員提出三種主要的固態(tài)激光雷達(dá)解決方案：
第一種是基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），整套系統(tǒng)只需一個(gè)很小的反射鏡就能引導(dǎo)固定的激光束射向不同方向。由于反射鏡很小，因此其慣性力矩并不大，可以快速移動(dòng)，速度快到可以在不到一秒時(shí)間里跟蹤到 2D 掃描模式。
MEMS 激光雷達(dá)的一大優(yōu)勢(shì)是傳感器可以動(dòng)態(tài)調(diào)整自己的掃描模式，以此來(lái)聚焦特殊物體，采集更遠(yuǎn)更小物體的細(xì)節(jié)信息并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別，這是傳統(tǒng)機(jī)械激光雷達(dá)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
第二種激光雷達(dá)采用相控陣設(shè)計(jì)，它搭載的一排發(fā)射器可以通過(guò)調(diào)整信號(hào)的相對(duì)相位來(lái)改變激光束的發(fā)射方向。如果發(fā)射器同步發(fā)射激光，激光則會(huì)射向同一個(gè)方向。不過(guò)，如果左側(cè)發(fā)射器相位處在右側(cè)之后，激光則會(huì)發(fā)射向左邊，向右發(fā)射同理。雖然原理簡(jiǎn)單易懂，但大多數(shù)相控陣激光雷達(dá)現(xiàn)在依然待在實(shí)驗(yàn)室里。
第三種是快閃雷達(dá)，它運(yùn)行起來(lái)更像攝像頭。激光束會(huì)直接向各個(gè)方向漫射，因此只要一次快閃就能照亮整個(gè)場(chǎng)景。隨后，系統(tǒng)會(huì)利用微型傳感器陣列采集不同方向反射回來(lái)的激光束?？扉W雷達(dá)的一大優(yōu)勢(shì)是它能快速記錄整個(gè)場(chǎng)景，避免了掃描過(guò)程中目標(biāo)或激光雷達(dá)移動(dòng)帶來(lái)的各種麻煩。不過(guò)，這種方式也有自己的缺陷。像素越大，要處理的信號(hào)就越多。將海量像素塞進(jìn)光電探測(cè)器，必然會(huì)帶來(lái)各種干擾，其結(jié)果就是精度的下降。
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