四川车用激光雷达原理

激光雷达是高级自动驾驶的主要传感器，主要利用光波获取并处理信息，起到测距、避障、定位和导航等对驾驶的辅助作用。它的基本原理是通过发射器向目标发射探测信号(激光束)和传感器接受目标反射回来的信号来测量与目标之间的距离、分析目标反射回来的信息得到目标的距离和物理属性等信息，用于避障，于此同时结合地图，便于实现定位以及导航功能。传感器位于自动驾驶的感知层，用于探测外部环境，是自动驾驶的重要组成部分，其中，激光雷达的综合性能比较好，由于兼具精度高、探测范围广、分辨率高、算法可行性强等优点，被大多数整车厂、Tier1供应商认为是L3级及以上自动驾驶必备的传感器。因此，探测器的选择和合理使用是激光接收机设计中的重要环节。四川车用激光雷达原理

在自动驾驶的早期研发阶段，传感器的标定还未形成高效的模式，主要的几种标定方式有轮廓对齐、环境重建等方式，但这些方式不是准确性不理想，就是对环境的要求过高，有的需要在户外进行长时间的实验，标定效率低。随着自动驾驶进入量产阶段，这类标定方法将不再适用，业内需要的是高效、准确的标定模式——标定车间。标定车间是一个高度定制化的场地，主要由标定标志物、标定平台、照明设备组成。标定标志物目前主要指标定板，包括棋盘格标定板、ArUco标定板、圆形网格标定板、ChArUco标定板等。企业可根据采用的算法选择不同类型的标定板，有些企业也采用屏幕显示标定板的方式进行标定。激光雷达结构回波信号的幅度量化采用模拟延时线和高速运算放大器组成峰值保持器，采用高速A/D完成幅度量化。

按照谐振腔制造工艺差异，激光器光芯片可分为边发射激光器芯片（EEL）与面发 射激光器芯片（VCSEL）两类。EEL 在芯片两侧镀光学膜形成谐振腔，光子经谐振腔选 模放大后，将沿平行于衬底表面的方向形成激光；VCSEL 在芯片上下两面镀光学膜形 成谐振腔，由于谐振腔与衬底垂直，光子经选模放大后将垂直于芯片表面形成激光。EEL 与 VCSEL 各具优势，EEL 的输出功率、电光转化效率更高，而 VCSEL 具有阈值电流 低、单波长工作稳定、可高效调制、易二维集成、无腔面阈值损伤、制造成本低等优点。

自动驾驶领域的感知先行十分重要。自动驾驶汽车感知的实现离不开各式各样的传感器设备，包括激光雷达、毫米波雷达、车载摄像头、红外热成像、超声波雷达等，其通过捕捉感知车辆周边交通环境的数据，以此为自动驾驶提供准确的信息，规划正确的交通路线，让自动驾驶汽车可以安全驾驶。当下，随着市场对自动驾驶能力的需求不断升级，需要具有更高感知能力的传感器设备，为此，各企业之间摩拳擦掌，在芯片、系统、感知、算法等各个领域上下功夫。其中，4D毫米波雷达作为一颗新星，似乎成为了自动驾驶汽车领域中不可或缺的配置之一，甚至被称为激光雷达的“平替”。提高激光回波接收灵敏度的方法主要是接收机选用适当的探测方式和光电探测器。

自动驾驶车辆对于前向的探测精细度要求极高， 车辆在向前行驶时必须能够精细探测并识别出前方物体的类型、距离、方位、速度维度的信息，任何误报或漏报都有可能直接导致事故的发生。激光雷达通过对周围环境扫描能够形成3D图像模型，每秒能够在横向120°视场范围生成百万级的点云量，其点云密度足够满足各级别自动驾驶的感知需求。4D毫米波雷达虽然同样具有成像功能，但是在点云密度和质量上仍然无法与激光雷达性能媲美，也较难满足高级别自动驾驶的感知需求。4D毫米波雷达的水平纵向分辨率通常在1°以上，例如大陆ARS540雷达分辨率为1.2°×2.3°。目前激光雷达的终端信息处理系统设计采用主要采用大规模集成电路和计算机完成。云南车用激光雷达数据

在功能相同的情况下，激光雷达比微波雷达体积小，重量轻。四川车用激光雷达原理

此外，4D毫米波雷达具备高分辨率的优势，在复杂的城市环境下，可通过高分辨率点云来感知汽车周围环境，从而增强环境测绘和场景感知能力，这在一定程度补上了3D毫米波雷达的短板。另一方面，相较于激光雷达，4D毫米波雷达还可以全天候工作，即使遇上大雪、大雨等极端天气依然不会出现较大的偏差，能够稳定发挥作用，不受不良天气情况的影响。同时，从成本上看，激光雷达的价格大约在1000美元，而4D毫米波雷达只是约为激光雷达的1/10。正因为如此，所以4D毫米波雷达被认为是激光雷达的“平替”。四川车用激光雷达原理

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