固態激光雷達


與傳統機械掃描技術的雷達相比,利用光學相控陣掃描技術的固態激光雷達有很多優勢:

①結構簡單、尺寸小:由於不需要旋轉部件,可以大大壓縮雷達的結構和尺寸,提高使用壽命,並降低成本。

②標定簡單:機械式激光雷達由於光學結構固定,適配不同車輛往往需要精密調節其位置和角度,固態激光雷達可以通過軟件進行調節,大大降低了標定的難度。

③掃描速度快:不用受制於機械旋轉的速度和精度,光學相控陣的掃描速度取決於所用材料的電子學特性,一般都可以達到MHz量級。

④掃描精度高:光學相控陣的掃描精度取決於控制電信號的精度,可以達到千分之一度量級以上。

⑤可控性好:光學相控陣的光束指向完全由電信號控制,在允許的角度范圍內可以做到任意指向,可以在重點區域進行高密度的掃描。

⑥多目標監控:一個相控陣面可以分割為多個小模塊,每個模塊分開控制即可同時鎖定監控多個目標。

但固態激光雷達也有它相應的缺點:

①掃描角度有限:根據上面推倒的公式,調節相位最多只能讓中央明紋改變±60°左右,因此要實現全方位掃描,需在不同方向布置多個(至少前后兩個)固態激光雷達。

②旁瓣問題:光柵衍射除了中央明紋外還會形成其他明紋,這一問題會讓激光在最大功率方向以外形成旁瓣,分散激光的能量。

③加工難度高:光學相控陣要求陣列單元尺寸必須不大於半個波長,一般目前激光雷達的工作波長均在1微米左右,故陣列單元的尺寸必須不大於500nm。而且陣列密度越高,能量也越集中,這都提高了對加工精度的要求,需要一定的技術突破。

④接收面大、信噪比差:傳統機械雷達只需要很小的接收窗口,但固態激光雷達卻需要一整個接收面,因此會引入較多的環境光噪聲,增加了掃描解析的難度。


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