什么是激光雷达？原理、分类及国内外主要激光雷达公司一览

1 什么是激光雷达

激光雷达(Lidar，Light Detection and Ranging)是激光探测与测距，一般其作用是感知车辆快速移动时的距离和速度。其下游应用领域广泛，包括了 L4 及以上高等级自动驾驶、ADAS 系统、智慧城市(车路协同)、专业服务机器人及测绘等。

2 激光雷达的作用原理

将激光当作信号源，然后把激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、桥梁、道路、建筑物上，引发散射，那么部分光波则能够反射至激光雷达的接收器上，利用测量激光信号的时间差与相位差确定距离，然后根据水平旋转扫描测量角度，据距离和角度的参数建立二维的极坐标系，接着获取不同俯仰角度信号得到三维中的高度信息，这样就能够构建精确的三维立体图像。

3 激光雷达的构成

激光雷达本质是一个由多种部件构成的光机电系统，为了实现以上功能，常用的激光雷达主要有四部分组成，即激光发射、激光接收、扫描和信息处理，其中，光学元器件在前三部分中都有大量使用，是激光雷达的重要组成部分。

(1)激光发射部分：包含激光器和发射光学系统，激光器是光源，通常采用半导体激光器，但半导体激光器具有光斑形状不规则，发散角度大的问题，因此需要配套的发射光学系统对输出光束进行准直整形，改善光束质量。发射光学系统主要包含的光学元器件为准直镜、分束器、扩散片等。

(2)激光接收部分：包含光电探测器和接收光学系统，其中，接收光学系统由透镜、分束器、窄带滤光片等光学元器件组成，其作用是尽可能收集经目标反射后的光能量。

(3)扫描系统部分：传统的构成部分是旋转电机和扫描镜。

(4)信息处理部分：主要包含放大器、数模转换器以及软件算法，工作时，光信号由探测器转换为电信号，电信号经过放大器放大，降低噪声和干扰，然后经数模转换器进行数模转换，用于处理和计算。

4 激光雷达的分类

根据激光雷达扫描方式分类，可分为三大类，即机械式、混合固态式(半固态式)和纯固态式，混合固态式分为MEMS、转镜、棱镜，纯固态式分为FLASH和OPA

(1)机械式：通过电机带动收发阵列进行整体旋转，实现对空间水平 360°视场范围扫描，扫描速度快、精度较高，但稳定性差、可靠性低、成本高、寿命短

(2)MEMS：采用微振镜反射激光器光线，运动部件减少、尺寸较小、成本较低、可靠性提升，但探测角度有限、寿命较短、激光效率较低、信噪比较低、有效距离较短

(3)转镜：电机带动转镜运动，收发模块保持不动，精度较高、成本较低、功耗低，但探测距离短，信噪比低、探测角度受限

(4)棱镜采用棱镜转动，进行非重复式扫描，点云密度高，可探测距离远，但机械结构复杂，零部件易磨损

(5)FLASH：采用短时间发射大覆盖圆阵激光。以高灵敏探测器完成图像绘制，体积小、结构简单、信息量大，但功率密度低，分辨率低，探测距离短

(6)OPA：通过移相器相位的调节，利用相干原理实现激光按特定方向发射，精度高、扫描速度快、可控性好、抗震性能好、体积小、量产后成本低，但环境光干扰，光信号覆盖有限，对材料和工艺要求苛刻，加工难度大，目前成本较高

5 国内外激光雷达公司

激光雷达公司有Velodyne、Luminar、Aeva、Innoviz、Ouster、Ibeo、Innovusion

国内主要的激光雷达公司有禾赛科技、速騰聚创、镭神智能大疆览沃

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