[科普]一文看懂激光雷达LIDAR基本工作原理

[科普]一文看懂激光雷达LIDAR基本工作原理

激光雷达（LiDAR）的工作原理是基于红外光束的发射、反射和接收，通过测量光束的飞行时间和反射信号，来确定物体的距离和三维结构。它主要采用Time of Flight (ToF)方法，分为直接和间接两种，其中dToF能提供厘米级的精度。车用LiDAR由激光发射器、接收器和惯性导航系统组成，通过测量激光从发射到接收的时间，结合导航信息，生成三维点云图，就像汽车的“眼睛”一样，为自动驾驶提供环境感知。

LiDAR的结构包括电子元件如数字信号处理器、激光驱动和光学镜头，以及光学组件。分类上，有机械式、半固态和固态三种，其中机械式激光雷达技术成熟但成本高、体积大；半固态如MEMS式利用微电子技术集成，体积小但振动敏感；转镜式则通过旋转扫描，成本更低，但稳定性受影响；棱镜式通过双楔形棱镜实现全景扫描，成本降低但 FOV 较小；固态如OPA和FLASH则追求无机械结构的全固态，但技术难度大。

激光雷达的性能要求包括远距离探测、宽视角、高精度和高扫描效果，以及车规级工作温度和小型化。光源的选择和设计对性能有着关键影响，如点光源、线光源和面光源，以及不同类型的激光器。

总之，激光雷达是自动驾驶的重要传感器，通过多种技术路线不断优化，以满足更高的精度、成本和体积要求。理解这些原理和技术，有助于我们更好地认识激光雷达在汽车驾驶辅助系统中的作用。