前言：

2017年，隨著奧迪A8首次在量產(chǎn)車型上搭載來自法雷奧的激光雷達，激光雷達就被視為實現(xiàn)幾何算法必備的傳感器。進入2021年以來，從各家新車型的發(fā)布來看，激光雷達也開始在旗艦車型上實現(xiàn)量產(chǎn)。本文針對量產(chǎn)的激光雷達結(jié)構(gòu)進行闡述，限于篇幅僅介紹硬件。

》》激光雷達結(jié)構(gòu)《《

量產(chǎn)車型激光雷達大多根據(jù)掃描方式分類，其中半固態(tài)（也叫混合固態(tài)）有轉(zhuǎn)鏡方案，棱鏡方案，微振鏡方案，全固態(tài)有OPA方案，F(xiàn)lash方案和電子掃描方案。機械雷達受限于體積和使用壽命問題無法大量在量產(chǎn)車型上使用，更多的用于算法標定和Robotaxi領(lǐng)域。

激光雷達主要包括激光罩，光發(fā)射部分，光學掃描部分，激光接收部分，信息處理，PCB板，結(jié)構(gòu)件部分。

（機械雷達比較形象，尤其是右圖）

光罩的作用比較簡單，通過涂層和疊層結(jié)構(gòu)，達到限制自然光進入，只通過定波長的光的作用。

激光發(fā)射端主要作用是發(fā)射激光光源，同時對光的基本特性進行調(diào)制。

光源發(fā)射器件主要有EEL、VCSEL、PSCEL。EEL發(fā)光面位于半導體晶圓的側(cè)面，具有高發(fā)光功率密度的優(yōu)勢，但生產(chǎn)成本較高，且一致性較差。VCSEL發(fā)光面與半導體晶圓平行，其所形成的激光器陣列易于與平面化的電路芯片鍵合，但傳統(tǒng)的VCSEL發(fā)光功率密度低，現(xiàn)在通過開發(fā)多層結(jié)VCSEL提升功率密度，進而取代EEL。如ibeo激光源便是VCEL，激光器供應商為奧地利艾邁斯半導體。PSCEL是EEL和VCSEL的集成，使用使用面內(nèi)反饋和面外表面發(fā)射的激光器，目前還未大規(guī)模使用，代表企業(yè)有Vector。

車載激光波長主要有905nm和1550nm兩種。905nm具備成本優(yōu)勢，早期機械激光雷達多采用此波長，但1550nm功率大，抗干擾性更好，后續(xù)有傾向采用1550nm波長，如Innovusion，禾賽科技，Luminar，Innoviz，Aeye，鐳神智能都采用了1550nm波長光源。

光調(diào)制主要根據(jù)測距算法來確定，現(xiàn)在主流的是TOF測距，F(xiàn)CMW方案在研居多，未來預計兩者將會并存。當然不同的算法對光源脈沖的要求也不同。

掃描部分是通過控制激光反射方向?qū)崿F(xiàn)掃描探測，也是區(qū)分機械雷達和固態(tài)雷達（固態(tài)沒有掃描部分）的關(guān)鍵部分。

棱鏡式激光雷達比較典型的便是Livox，光線通過棱鏡后會發(fā)生折射，進而改變發(fā)射方向。Livox采用雙棱鏡方案增加FOV角度，花瓣式掃描方案擴大點云密度，轉(zhuǎn)速約600r/min。

轉(zhuǎn)鏡式方案采用多邊形轉(zhuǎn)鏡發(fā)射改變激光發(fā)射方向，如Innovusion便采用了此種技術(shù)。結(jié)合電流掃描振鏡實現(xiàn)了等效300線的能力。電子掃描方案按照時間順序通過依次驅(qū)動不同視場的收發(fā)單元實現(xiàn)掃描。Flash則是短時間發(fā)射面陣光源。

MEMS即通過微振鏡改變激光方向，速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、Innoviz均有產(chǎn)品。通過疊加微振鏡的層數(shù)，可擴大FOV角度。MEMS方案能實現(xiàn)激光雷達小型化的目的，但整體成本受制于微振鏡還是略高，同時微振鏡也會帶來壽命問題。

OPA采用光學相控陣技術(shù)，通過施加電壓調(diào)節(jié)每個相控單元的相位關(guān)系，利用相干原理，實現(xiàn)發(fā)射光束的偏轉(zhuǎn)，從而完成系統(tǒng)對空間一定范圍的掃描測量。電子掃描方案按照時間順序通過依次驅(qū)動不同視場的收發(fā)單元實現(xiàn)掃描。Flash則是短時間發(fā)射面陣光源。

信息處理即對反饋光線形成的點云進行解析，輸出點云內(nèi)容。目前開發(fā)專用芯片替代原FPGA、DSP芯片。

》》總結(jié)《《

總體來說激光雷達在量產(chǎn)車領(lǐng)域還處于非常早期的階段，當前除了可以判斷機械激光雷達排除應用之外，尚未看到有明確的技術(shù)方向?？紤]到車載對性能和成本的要求，短期內(nèi)半固態(tài)激光雷達更容易受到客戶青睞。