什麽是激光雷達傳感器?

 激光雷達傳感器是利用激光技術進行測量的傳感器,它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表,它的優點是能實現無接觸遠距離測量,速度快,精度高,量程大,抗光、電幹擾能力強等。

 

       激光器按工作物質可分為 4種。①固體激光器:它的工作物質是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器 (即YAG激光器)和釹玻璃激光器等。它們的結構大致相同,特點是小而堅固、功率高,釹玻璃激光器是目前脈衝輸出功率最高的器件,已達到數十兆瓦。②氣體激光器:它的工作物質為氣體。現已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器,其形狀如普通放電管,特點是輸出穩定,單色性好,壽命長,但功率較小,轉換效率較低。③液體激光器:它又可分為螯合物激光器、無機液體激光器和有機染料激光器,其中最重要的是有機染料激光器,它的最大特點是波長連續可調。④半導體激光器:它是較年輕的一種激光器,其中較成熟的是砷化镓激光器。特點是效率高、體積小、重量輕、結構簡單,適宜於在飛機、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶。可製成測距儀和瞄準器。但輸出功率較小、定向性較差、受環境溫度影響較大。

 

      什麽是固態激光雷達?

      這要從傳統的機械轉動式激光雷達說起,早期的激光雷達為了探測車身周邊全部的信息,隻能將激光發射器安裝在可以 360 度旋轉的萬向節上,這樣一個活動的零部件其耐用性和可靠性難以做到讓人滿意。激光雷達要進軍主流市場就必須切換成固態設計,這就需要新的裝置將激光發射到不同方向以覆蓋車輛周邊環境。

      目前,技術人員提出三種主要的固態激光雷達解決方案:

      第一種是基於微機電係統(MEMS),整套係統隻需一個很小的反射鏡就能引導固定的激光束射向不同方向。由於反射鏡很小,因此其慣性力矩並不大,可以快速移動,速度快到可以在不到一秒時間裏跟蹤到 2D 掃描模式。

      MEMS 激光雷達的一大優勢是傳感器可以動態調整自己的掃描模式,以此來聚焦特殊物體,采集更遠更小物體的細節信息並對其進行識別,這是傳統機械激光雷達無法實現的。

       第二種激光雷達采用相控陣設計,它搭載的一排發射器可以通過調整信號的相對相位來改變激光束的發射方向。如果發射器同步發射激光,激光則會射向同一個方向。不過,如果左側發射器相位處在右側之後,激光則會發射向左邊,向右發射同理。雖然原理簡單易懂,但大多數相控陣激光雷達現在依然待在實驗室裏。

      第三種是快閃雷達,它運行起來更像攝像頭。激光束會直接向各個方向漫射,因此隻要一次快閃就能照亮整個場景。隨後,係統會利用微型傳感器陣列采集不同方向反射回來的激光束。快閃雷達的一大優勢是它能快速記錄整個場景,避免了掃描過程中目標或激光雷達移動帶來的各種麻煩。不過,這種方式也有自己的缺陷。像素越大,要處理的信號就越多。將海量像素塞進光電探測器,必然會帶來各種幹擾,其結果就是精度的下降。



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