常見問題
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激光雷達是什么?答：激光雷達(LiDAR)是激光探測和測距(Light Detection and Ranging)的簡稱，是一種利用脈沖激光形式的光束來測量到目標物體距離(可變距離)的遙感方法。
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激光雷達的掃描方式有哪些？答：激光雷達按照掃描方式是否有機械運動部件分為機械式激光雷達、混合固態(tài)（半固態(tài)）激光雷達、純固態(tài)激光雷達三大類。機械式激光雷達是雷達整機一起繞軸360度旋轉(zhuǎn)，是最早的激光雷達種類，早期創(chuàng)立的廠商一般都有這種產(chǎn)品。但機械式激光雷達存在高線數(shù)實現(xiàn)困難、裝調(diào)校準耗時耗力、可靠性和壽命較差等問題。純固態(tài)激光雷達是完全沒有移動部件的雷達，光相控陣（Optical Phased Array）及Flash是其典型技術(shù)路線。但是OPA存在著技術(shù)不成熟、旁瓣能量無法消去等問題，F(xiàn)lash存在探測距離短的問題，短期之內(nèi)純固態(tài)激光雷達很難實現(xiàn)真正的商業(yè)應(yīng)用。近年來，一些非完全旋轉(zhuǎn)的激光雷達被統(tǒng)稱為混合固態(tài)激光雷達，它們具備了固態(tài)激光雷達很多的性能特點，如分辨率高、有限水平FOV（前向而不是360°），系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性高，裝調(diào)難度降低等，是數(shù)年內(nèi)最有希望實現(xiàn)商業(yè)化，應(yīng)用在各種領(lǐng)域中的技術(shù)路線。混合固態(tài)激光雷達目前主要有三種技術(shù)路線：1.MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微機電系統(tǒng)或機械振鏡；2.多面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鏡；3.楔形棱鏡。也有的激光雷達是上述路線中兩種的結(jié)合，例如MEMS加轉(zhuǎn)鏡。
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激光雷達的測距方式有哪些？答：激光雷達的測距方式主要分為ToF式和FMCW式。ToF式脈沖激光雷達的工作原理是在固定頻率發(fā)射短暫的光脈沖，根據(jù)這些激光脈沖從表面反彈回傳感器所需要的時間來確定物體的位置。ToF式激光雷達在陽光干擾、惡劣天氣下會產(chǎn)生噪聲，多個ToF激光雷達同時工作時也會彼此干擾，為了解決這些問題，一些ToF激光雷達廠商引入了脈沖編碼技術(shù)等。ToF式測距又具體分為dToF和iToF兩類。dToF，全稱是direct Time-of-Flight。顧名思義，dToF直接測量飛行時間。dToF核心組件包含時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器TDC，Time Digital Converter(TDC)能夠記錄每次接收到的光信號的飛行時間，也就是發(fā)射脈沖和接收脈沖之間的時間間隔。iToF的概念和dToF相對應(yīng)，全稱是indirect Time-of-Flight，直譯就是間接光飛行時間。所謂間接，就是指iToF是通過測量相位偏移來間接測量光的飛行時間，而不是直接測量光飛行時間。iToF向場景中發(fā)射調(diào)制后的紅外光信號，再由傳感器接收場景中待測物體反射回來的光信號，根據(jù)曝光（積分）時間內(nèi)的累計電荷計算發(fā)射信號和接收信號之間的相位差，從而獲取目標物體的深度。FMCW激光雷達發(fā)出恒定的光流（連續(xù)波），并定期改變光的頻率（調(diào)頻），這使得既可以確定物體的位置，又可以利用多普勒效應(yīng)精確測量它們的速度。FMCW激光雷達技術(shù)在消除干擾，提高遠程性能，并支持距離和速度數(shù)據(jù)方面，已經(jīng)受到了市場和行業(yè)的關(guān)注，目前仍需等待其技術(shù)的進一步成熟和成本的下降。
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激光雷達的激光波長是多少？答：激光雷達選用的激光波長有兩種選擇，一個是1000納米以內(nèi)的，典型值是905nm，可以用硅做接收器，成本低且產(chǎn)品成熟，是大多數(shù)激光雷達廠商更傾向的選擇；還有一種是1000到2000納米之間的，典型值是1550nm，這個波段硅沒有辦法探測，需要用Ge或者InGaAs探測器，成本會更高些，但1550nm對人眼的安全閾值也更高，這樣可以發(fā)射更高的激光功率以達到更高的測距靈敏度。
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激光雷達的激光器有哪些？答：激光雷達所用的激光器大體分為半導(dǎo)體激光器和光纖激光器兩大類。半導(dǎo)體激光器又具體分為邊發(fā)射（EEL）和垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）兩種。大部分廠商采用半導(dǎo)體激光器，成本低，且容易集成到汽車內(nèi)部，但半導(dǎo)體激光器的峰值功率受限。光纖激光器主要使用1550nm波段，目前成本較高，體積較大，但是峰值功率較高，準直性好，也有很多廠商（例如Luminar）選擇。
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激光雷達的探測器有哪些？答：PD（光電二極管）成本低，是激光雷達探測器的常用選擇，缺點是靈敏度低，僅適合短距離探測，對于遠距離探測需要使用高增益的 APD （雪崩二極管）。APD 又分為線性工作模式和蓋格工作模式。蓋格工作模式的APD增益最高，只輸出 1 或 0 的電平信號，靈敏度很高，稱為 SPAD（單光子雪崩二極管）。SPAD 可以單點獨立運行，也可以組成陣列，陣列中的各個 SPAD 獨立工作。SiPM（Silicon Photomultiplier，另稱 MPPC）是另一種形式的 SPAD陣列，由多個獨立的 SPAD 傳感器并聯(lián)組成，輸出的信號會有幅度級別的區(qū)分。