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激光雷达最全分类讲解

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以下是对激光雷达(LiDAR)技术的最全分类讲解,中英文术语对照+详细分类解析,涵盖所有主流分类维度:


一、按测距原理分类 (By Measurement Principle)

  1. 飞行时间法 (Time-of-Flight, ToF)

    • 脉冲式 (Pulsed LiDAR):发射激光脉冲,通过回波时间计算距离(主流方案,例:Velodyne)。
    • 相位式 (Phase-Shift LiDAR):测量发射与回波激光的相位差计算距离(精度高、距离短)。
  2. 调频连续波法 (Frequency-Modulated Continuous Wave, FMCW)

    • 发射频率调制的连续激光,通过回波频率差计算距离和速度(抗干扰强,可测速,例:Aeva)。

二、按扫描方式分类 (By Scanning Mechanism)

类型 工作原理 特点 代表厂商
机械旋转式 (Mechanical) 电机驱动激光器360°旋转 视野广、可靠性低、成本高 Velodyne, Hesai
混合固态 (Hybrid Solid-State) 旋转镜面反射静态激光器(如MEMS、棱镜) 减小体积、成本适中 Livox (大疆), Innovusion
纯固态 (Pure Solid-State) 无运动部件 寿命长、抗振性强
 ─ MEMS微振镜 微机电振镜反射激光 体积小、成本低,扫描角受限 Bosch, Analog Devices
 ─ 光学相控阵 (OPA) 相位控制阵列改变激光方向 高速扫描,技术难度高 Quanergy (争议)
 ─ Flash闪光激光雷达 面阵激光一次性照亮场景 无扫描、帧率高,功率受限(短距) Ouster, Continental

三、按激光波长分类 (By Laser Wavelength)

  1. 近红外 (Near-IR)

    • 905nm:成本低,但人眼安全功率受限(雨雾穿透弱)。
    • 1550nm:人眼安全功率高,穿透力强,成本高(需铟镓砷探测器)。
  2. 可见光 (Visible Light)

    • 少见,主要用于特殊场景(如水下探测)。

四、按探测技术分类 (By Detection Technology)

  1. 直接探测 (Direct Detection):测量光强度(主流方案)。
  2. 相干探测 (Coherent Detection):用于FMCW,通过光干涉提升信噪比。

五、按线数分类 (By Number of Channels)

类型 扫描线数 应用场景
单线雷达 1线 机器人避障、工业测量
多线雷达 4-128线 自动驾驶(16/32/64线为主)
面阵雷达 数万像素 Flash方案(如Ouster数字激光雷达)

六、按数据处理方式分类 (By Data Processing)

  1. 数字激光雷达 (Digital LiDAR)
    • 每个像素独立计时(如SPAD阵列),分辨率高(例:Ouster OS系列)。
  2. 模拟激光雷达 (Analog LiDAR)
    • 传统方案,信号处理依赖模拟电路。

七、按功能场景分类 (By Application)

场景 技术要求 代表产品
车载前装 车规级(ISO 26262)、低成本 Hesai AT128, Livox HAP
机器人/无人机 轻量化、低功耗 Velodyne VLP-16
测绘测绘 高精度(毫米级)、多回波 RIEGL VZ-2000
工业安全 短距、高可靠性 SICK TiM系列

八、核心发展趋势

  1. 固态化(MEMS/OPA/Flash 替代机械结构)
  2. FMCW替代ToF(提升抗干扰与测速能力)
  3. 芯片化(Si光子学集成降低成本)

技术争议点:OPA方案因旁瓣干扰问题商业化受阻;Flash雷达在车载领域受功率限制多用于补盲雷达(如速腾聚创M1)。


附:激光雷达系统架构图

发射系统 → 扫描系统 → 接收系统 → 信号处理  
(激光器)  (MEMS/旋转镜) (APD/SPAD)  (ToF/FMCW算法)

如需更深入的子技术解析(如SPAD探测器原理、FMCW数学推导),可继续补充说明!

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