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雷达传感器

麻省理工学院和DARPA的研究人员创建了一个片上激光雷达传感器，其体积如此之小，可以在 10 美分表面摆放多个激光雷达传感器。 它是利用激光 和类似于雷达的技术来探测距离。激光可以为为激光雷达传感器带来更高的分辨率， 因为光的波长比无线电的波长小大约 10 万倍。

目前自动驾驶汽车和机器人常用激光雷达， 其中包括激光器，独立的自由空间光学元件，以及较大的外部。激光模块被机械地旋转和上下摆动，并得到完整的场视图。 目前激光雷达系统花费从 1000 美元到 7 万美元不等。（图略）

MIT 和 DARPA 开发的新型雷达传感器使用300 mm 晶圆制成。这意味着，以每年数百万产量计算， 单颗片上激光雷达传感器生产成本约为 10 美元，由于没有移动部件，传感器速度比当前机械 激光雷达系统快 1000 倍， 非常适合仅在短时间内跟踪小物体。

这种微小传感器尺寸是 0.5 毫米 × 6 毫米，并具有可转向的发送和接收相控阵和片上锗光电探测器。

这种传感器没有集成激光功能，但研究人员表示，其他团队已经证明在未来的芯片上可以集成激光器。

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激光雷达分类

1 根据激光线束数量的多少进行分类

根据激光雷达线束数量的多少，激光雷达可分为单线束激光雷达和多线束激光雷达；单线束激光雷达即2D激光雷达；多线束激光雷达分为2.5D和3D激光雷达；

1）2D激光雷达

单线束激光雷达扫描一次只产生一条扫描线，其获得的数据为2D数据，只在平面上扫描，结构简单、测距速度快、系统。但二维激光雷达无法完成复杂路面地形环境，重建行驶环境时容易出现数据失真和虚报等现象。

2）2.5D激光雷达

5D激光雷达和3D激光雷达的区别在于激光雷达垂直视野的范围，前者垂直视野范围一般不超过10°，后者可达到30°甚至40°以上；

3）3D激光雷达

可以获得环境的深度信息，准确发现障碍物，构建可行驶区域，在丰富的点云数据上可获得包括车道、路沿等道路要素，还可获得非结构化道路的障碍物和可行驶区域，行驶环境中行人和车辆，交通信号灯和交通标志等其他丰富信息。

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激光雷达分类

按激光雷达内部有无旋转部件进行分类

按内部有无旋转部件，激光雷达可分为机械旋转式激光雷达、混合式车载激光雷达和固态激光雷达；

1 机械旋转式激光雷达

通过机械旋转实现激光扫描的车载激光雷达；激光发射部件在竖直方向上排布成激光光源线阵，并可通过透镜在竖直面内产生不同指向的激光光束；在步进电机的驱动下持续旋转，竖直面内的激光光束由“线”变成“面”，经旋转扫描形成多个激光“面”，从而实现探测区域内的3D扫描；

供应商代表：威力登（美国）

优点：拥有360°视场角，相对测量精度较高；

缺点：线束越高，体积越大；价格昂贵，旋转部件可靠性较低；

2 混合式激光雷达（MEMS）

将微机电系统（MEMS）与振镜结合形成MEMS振镜，通过振镜旋转完成激光扫描，其发射系统结构如下图所示，驱动电路驱动激光器产生激光脉冲同时驱动MEMS振镜旋转，激光在旋转振镜的反射下实现扫描，经发射光学单元准直后射出；

Flash激光雷达

1）采用类似相机的工作模式，感光元件与普通相机不同，每个像素点可以记录光子飞行时间信息；

2）Flash型属于非扫描式激光雷达，运行时直接发射出一大片覆盖探测区域的激光，随后由高灵敏度阵列计算每个像素对应的距离信息，从而完成对周围环境的绘制；

优点：

Flash型激光束直接向各个方向漫射，只要一次快闪便能照亮整个场景，因此快速记录环境信息，避免了扫描过程中目标或激光雷达移动带来的运动畸变。

缺点：

1）Flash 技术已有商用，但是视场角受限，扫描速率较低；

2）其探测距离小，当探测目标距离过大时返回的光子数有限，导致探测精度降低，无法准确感知目标方位。