一文了解無人車載激光雷達(dá)的掃描振鏡

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車載激光雷達(dá)（LiDAR, Light Detection and Ranging）作為自動(dòng)駕駛汽車中關(guān)鍵的感知系統(tǒng)之一，它通過發(fā)射激光脈沖并通過物體接收反射回來的信號(hào)，來測(cè)量與周圍物體的距離和形狀，從而生成高精度的三維環(huán)境地圖，而這其中，掃描振鏡就作為車載激光雷達(dá)中用于控制激光束方向的關(guān)鍵組件，負(fù)責(zé)調(diào)整激光束的掃描角度，使其能夠覆蓋所需的視場(chǎng)，從而獲取環(huán)境所需的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。與攝像頭和雷達(dá)相比，激光雷達(dá)可以在各種光照條件下提供高分辨率的空間感知能力，因此在自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展中具有不可替代的作用。

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車載激光雷達(dá)的光學(xué)元件

激光發(fā)射器：通常使用波長(zhǎng)在905nm或1550nm的半導(dǎo)體激光器，這些波長(zhǎng)的激光在人眼中不可見且能量較高，適合遠(yuǎn)距離探測(cè)。

光學(xué)透鏡：用于聚焦或擴(kuò)展激光束，確保激光脈沖可以覆蓋所需的視場(chǎng)，并且有效地傳輸?shù)侥繕?biāo)區(qū)域。

光學(xué)濾波器（濾光片）：用于過濾掉背景噪聲，僅允許特定波長(zhǎng)的激光信號(hào)通過，以提高信噪比。

光電探測(cè)器：用于接收反射回來的激光信號(hào)，通常采用雪崩光電二極管（APD）或光電倍增管（PMT），以提高靈敏度和探測(cè)范圍。

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掃描振鏡在車載激光雷達(dá)的原理

掃描振鏡通常由高速電動(dòng)機(jī)或壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，通過控制反射鏡的角度來改變激光束的方向。振鏡可以實(shí)現(xiàn)多種掃描模式，如線性掃描、鋸齒形掃描或螺旋掃描，以滿足不同的應(yīng)用需求。

1.線性掃描：適用于水平和垂直方向的逐行掃描，可生成高分辨率的二維或三維圖像。

2.鋸齒形掃描：通過連續(xù)調(diào)整掃描方向，可覆蓋更大的視場(chǎng)。

3.螺旋掃描：用于全方位掃描，適合三維建模和全景成像。

振鏡在光學(xué)系統(tǒng)中的作用

掃描振鏡能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整激光束的方向，確保激光雷達(dá)能夠覆蓋車輛周圍的廣闊視場(chǎng)，提高視場(chǎng)覆蓋，通過精確控制激光束的掃描路徑，振鏡提高了激光雷達(dá)的空間分辨率和測(cè)量精度，使得系統(tǒng)能夠檢測(cè)到較小的物體和細(xì)微的結(jié)構(gòu)。多樣的掃描模式，使激光雷達(dá)系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景（如城市駕駛、高速公路行駛等）靈活調(diào)整探測(cè)范圍和分辨率；不僅如此，振鏡的高速響應(yīng)能力決定了激光雷達(dá)的掃描頻率和數(shù)據(jù)更新速率。高效的振鏡可以實(shí)現(xiàn)更快的實(shí)時(shí)環(huán)境感知，有助于提高自動(dòng)駕駛車輛的安全性。

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掃描振鏡的優(yōu)勢(shì)

在車載激光雷達(dá)中，掃描振鏡具備高精度、強(qiáng)靈活性、體積小、重量輕、可靠性高等特點(diǎn)，精確的激光束的角度和方向控制確保探測(cè)結(jié)果的高精度和高分辨率，高靈活的掃描范圍和模式可以適應(yīng)不同的駕駛環(huán)境和應(yīng)用場(chǎng)景，針對(duì)車載激光雷達(dá)開發(fā)的設(shè)計(jì)緊湊，能夠在不增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的情況下提供優(yōu)異的性能，且經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后能夠勝任各種惡劣環(huán)境下如極端溫度、振動(dòng)和濕度等條件，確保系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐用性。

因此，車載激光雷達(dá)掃描振鏡在整個(gè)車載掃描中意義非凡，它不僅決定了激光雷達(dá)的視場(chǎng)覆蓋、分辨率和精度，還提高了系統(tǒng)的靈活性和響應(yīng)速度，因此對(duì)于車載激光雷達(dá)掃描振鏡的選擇需要更多地注重其品質(zhì)與技術(shù)條件，這將直接影響著自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的整體安全性和效率。