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什么是激光雷達(dá)(LiDAR)？激光雷達(dá)將雷達(dá)測(cè)距功能與攝像頭角分辨率相結(jié)合，用來(lái)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(chē)自動(dòng)駕駛的三種首選技術(shù)。(圖片來(lái)源：ADI)

視覺(jué)部分代表攝像頭或駕駛員的可見(jiàn)力、物體分類(lèi)和橫向分辨率。黑暗以及雪、灰塵或雨等天氣情況會(huì)削弱這些能力。雷達(dá)部分代表了射頻信號(hào)的返回。這種信號(hào)不受天氣狀況和黑暗的影響，同時(shí)還可測(cè)量距離。激光雷達(dá)部分可通過(guò)提供進(jìn)一步的對(duì)象分類(lèi)、橫向分辨率、測(cè)距和黑暗穿透來(lái)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(lái)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(guò)分析返回信號(hào)的飛行時(shí)間(ToF)來(lái)測(cè)量范圍的(圖2)。

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

距離的繪制取決于光數(shù)字信號(hào)。

數(shù)字域中的信號(hào)

激光雷達(dá)的電路解決方案是通過(guò)汽車(chē)互跨阻放大器來(lái)解決信號(hào)接收的問(wèn)題。其輸入級(jí)用來(lái)接受光電探測(cè)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(gè)激光二極管發(fā)射器和兩個(gè)光電二極管接收器。(圖片來(lái)源：Bonnie Baker)

激光二極管是通過(guò)一塊玻璃來(lái)傳輸數(shù)字脈沖信號(hào)的。該信號(hào)也會(huì)反射到D2光電二極管上。該信號(hào)的處理提供了傳輸時(shí)間及系統(tǒng)中內(nèi)置的電子延遲。

數(shù)字光信號(hào)脈沖射到對(duì)象后會(huì)反射回光學(xué)系統(tǒng)。返回的脈沖會(huì)鏡像到第二個(gè)光電二極管D1。D1信號(hào)路徑的電子部分與D2信號(hào)路徑相同。兩個(gè)信號(hào)到達(dá)微控制器(MCU)后即可計(jì)算出飛行時(shí)間。

市場(chǎng)快照

汽車(chē)激光雷達(dá)系統(tǒng)使用脈沖激光來(lái)測(cè)量?jī)奢v車(chē)之間的距離。汽車(chē)系統(tǒng)利用激光雷達(dá)來(lái)控制車(chē)速和制動(dòng)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(chē)道保持輔助、車(chē)道偏離警告、盲點(diǎn)監(jiān)視器和自適應(yīng)巡航控制等半自動(dòng)或全自動(dòng)汽車(chē)輔助功能中起到重要作用。汽車(chē)激光雷達(dá)正在取代早期汽車(chē)自動(dòng)化系統(tǒng)中的雷達(dá)系統(tǒng)。激光雷達(dá)系統(tǒng)的測(cè)距范圍可從幾米到1,000米以上。

圖4：汽車(chē)激光雷達(dá)市場(chǎng)分為半自動(dòng)駕駛和全自動(dòng)駕駛汽車(chē)應(yīng)用。(圖片來(lái)源：Allied Market Research)

自動(dòng)駕駛汽車(chē)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(dòng)駕駛和全自動(dòng)駕駛所選擇的技術(shù)，激光雷達(dá)的價(jià)格也正在下降，市場(chǎng)正在加速這種變革。