激光雷达的结构与种类

一、激光雷达的结构

激光雷达的关键部件按照信号处理的信号链包括控制硬件DSP（数字信号处理器）、激光驱动、激光发射发光二极管、发射光学镜头、接收光学镜头、APD（雪崩光学二极管）、TIA（可变跨导放大器）和探测器，如图所示。其中除了发射和接收光学镜头外，都是电子部件。随着半导体技术的快速演进，性能逐步提升的同时成本迅速降低。但是光学组件和旋转机械则占具了激光雷达的大部分成本。

二、激光雷达的种类

目前市面上有不同种类的激光雷达，按驱动方式可分为机械式、MEMS、泛光面阵式（FLASH）。

机械式

以Velodyne
2007年推出的64线雷达为例。它把64个激光器垂直堆叠在一起，以20rpm速度旋转。简单理解就是通过旋转将激光点变成线，通过64线堆叠将线转化为面，得到点云数据获取3D环境信息。

机械式结构需要复杂的机械结构，同时点云的测量又需要对安装进行精确定位。考虑环境和老化的影响，平均的失效时间仅1000-3000小时，难以达到车厂最低13000小时的要求。且由于LiDAR安装在车顶，民用领域需考虑外界养护的问题，如洗车的影响。因此机械式结构极大的限制了成本和应用推广。

MEMS

MEMS激光雷达利用微电子机械系统的技术驱动旋镜，反射激光束指向不同方向。

固态激光雷达的优点包括了：数据采集速度快，分辨率高，对于温度和振动的适应性强；通过波束控制，探测点（点云）可以任意分布，例如在高速公路主要扫描前方远处，对于侧面稀疏扫描但并不完全忽略，在十字路口加强侧面扫描。而只能匀速旋转的机械式激光雷达是无法执行这种精细操作的。

典型应用有法雷奥SCALA激光雷达。目前应用在奥迪A8（第一款L3级的自动驾驶车辆）。安装在前保险杠位置，使用MEMS技术得到145°的扫描角度，80m的探测距离。