工作原理,相控阵雷达发射的是电磁波,OPA(Optical Phase Array的简称,即光学相控阵)激光雷达发射的是光,而光和电磁波一样也表现出波的特性,所以原理上是一样的。波与波之间会产生干涉现象,通过控制相控阵雷达平面阵列各个阵元的电流相位,利用相位差可以让不同的位置的波源会产生干涉(类似的是两圈水波相互叠加后,有的方向会相互抵消,有的会相互增强),从而指向特定的方向,往复控制便得以实现扫描效果。利用光的相干性质,通过人为控制相位差实现不同方向的光发射效果;我们知道光和电磁波一样也表现出波的特性,因此同样可以利用相位差控制干涉让激光“转向”特定的角度,往复控制实现扫描效果。激光雷达在气象观测中用于监测大气流动和降水情况。海南测距激光雷达

调频连续波FMCW激光雷达,以三角波调频连续波为例来介绍其测距/测速原理。蓝色为发射信号频率,红色为接收信号频率,发射的激光束被反复调制,信号频率不断变化。激光束击中障碍物被反射,反射会影响光的频率,当反射光返回到检测器,与发射时的频率相比,就能测量两种频率之间的差值,与距离成比例,从而计算出物体的位置信息。FMCW的反射光频率会根据前方移动物体的速度而改变,结合多普勒效应,即可计算出目标的速度。优点:每个像素都有多普勒信息,含速度信息;解决Lidar间串扰问题;不受环境光影响,探测灵敏度高;缺点:不能探测切向运动目标。江苏泰览Tele-15激光雷达厂商激光雷达的精密设计使其能在狭小空间内准确测量。

也有使用相干法,即为调频连续波(FMCW)激光雷达发射一束连续的光束,频率随时间稳定地发生变化。由于源光束的频率在不断变化,光束传输距离的差异会导致频率的差异,将回波信号与本振信号混频并经低通滤波后,得到的差频信号是光束往返时间的函数。调频连续波激光雷达不会受到其他激光雷达或太阳光的干扰且无测距盲区;还可以利用多普勒频移测量物体的速度和距离。调频延续波 LiDAR 概念并不新颖,但是面对的技术挑战不少,例如发射激光的线宽限制、线性调频脉冲的频率范围、线性脉冲频率变化的线性度,以及单个线性调频脉冲的可复制性等。
MEMS激光雷达模组,光学相控阵式(OPA),相控阵发射器由若干发射接收单元组成阵列,通过改变加载在不同单元的电压,进而改变不同单元发射光波特性,实现对每个单元光波的单独控制,通过调节从每个相控单元辐射出的光波之间的相位关系,在设定方向上产生互相加强的干涉从而实现强度高光束,而其他方向上从各个单元射出的光波彼此相消。组成相控阵的各相控单元在程序的控制下可使一束或多束强度高光束按设计指向实现空域扫描。但光学相控阵的制造工艺难度较大,这是由于要求阵列单元尺寸必需不大于半个波长,普通目前激光雷达的任务波长均在1微米左右,这就意味着阵列单元的尺寸必需不大于500纳米。而且阵列数越多,阵列单元的尺寸越小,能量越往主瓣集中,这就对加工精度要求更高。此外,材料选择也是十分关键的要素。物流分拣依靠激光雷达引导机械臂,快速准确分拣货物。

激光雷达的优劣势分析,优势:转镜式激光雷达的激光发射和接收装置是固定的,所以即使有【旋转机构】,也可以把产品体积做小,进而降低成本。并且旋转机构只有反射镜,整体重量比较轻,电机轴承的负荷小,系统运行起来更稳定,寿命更长,是符合车规量产的优势条件。劣势:因为有【旋转机构】这样的机械形式的存在,便不可避免地在长期运行之后,激光雷达的稳定性、准确度会受到影响。其次,一维式的扫描线数少,扫描角度不能到360度。激光雷达在智能交通信号灯控制中实现了车辆流量的精确感知。固态激光雷达设备
激光雷达的扫描模式多样,适应不同场景的需求。海南测距激光雷达
发射模组:Flash激光雷达采用的是垂直腔面发射激光器(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,VCSEL),比其他激光器更小、更轻、更耐用、更快、更易于制造,并且功率效率更高。接收模组:Flash激光雷达的性能主要取决于焦平面探测器阵列的灵敏度。焦平面探测器阵列可使用PIN型光电探测器,在探测器前端加上透镜单元并采用高性能读出电路,可实现短距离探测。对于远距离探测需求,需要使用到雪崩型光电探测器,其探测的灵敏度高,可实现单光子探测,基于APD的面阵探测器具有远距离单幅成像、易于小型化等优点。优点:一次性实现全局成像来完成探测,无需考虑运动补偿;无扫描器件,成像速度快;集成度高,体积小;芯片级工艺,适合量产;全固态优势,易过车规缺点:激光功率受限,探测距离近;抗干扰能力差;角分辨率低海南测距激光雷达