从2016年开始,几乎每个月都有一个激光雷达的投融资项目或收购项目,进入2017年后,每个月几乎有两个激光雷达的投融资项目,刚刚过去的10月则是三个,足见激光雷达的火热程度。并且国内与国外泾渭分明,国外全部是固态激光雷达项目,国内则大多是扫描型激光雷达项目。
固态激光雷达的门槛实际不高,但非常重要,激光雷达拥有毫米波雷达和摄像头的优点,但却没有它们的缺点,未来可能各个国际汽车大厂都会开发属于自己的独特的固态激光雷达,不过中国车厂一般是拿来主义,不会自主开发。
2016-2017激光雷达投融资案例
![](http://www.shujubang.com/UpLoads/Special/File/2017_11/636455809344326295.jpg)
激光雷达的种类太多了,分布十分广泛,性能挖掘潜力巨大。激光雷达按重点提供的内容可以分为三大类,一类是类似毫米波雷达,重点提供目标的速度、距离和方位角,如IBEO的4线或单线激光雷达,某些固态激光雷达也是如此,如通用刚刚收购的Strobe。第二类是以三维坐标数据合成点云数据为重点输出内容,如Velodyne的16、32、64线激光雷达,还有固态单光子激光雷达。第三类是2维或3维图像为重点输出内容的激光雷达,大多数Flash固态激光雷达都是如此。当然64线激光雷达也可以输出3维灰度图像,但目前64线激光雷达的首要应用还是点云,某些固态激光雷达也能在输出图像同时提供目标的速度和距离但首要应用还是图像。
种类繁多的激光雷达常让人迷惑。典型的激光雷达分4部分,即发射端、接收端、光学扫描器和光学天线。发射端主要是激光器,NdYAG固体激光器、CO2气体激光器和GaAlAs半导体二极管激光器、光纤激光器等最具有代表性。接收端又可以叫光电探测器,主要有PIN光电二极管、硅雪崩二极管(SiAPD)、硅光电倍增器(SiPM,又叫MPPC),光电导型碲镉汞(HgCdTe)探测器和光伏型碲镉汞探测器。光学天线则有透射式望远镜(开普勒、伽利略),反射式望远镜(牛顿式、卡塞哥伦),收发合置光学天线,收发分置光学天线,自由空间光路,全光纤光路,波片(四分之一、二分之一)分束镜、合束镜、布鲁斯特窗片。光学扫描器则有圆柱形(Velodyne),6-12面多面体型,声子偏转器,压电扫描器,光栅扫描器,光学相位扫描器,MEMS镜扫描器。
固态激光雷达大多源自3维图像传感器的研究,固态激光雷达实际源自红外焦平面成像仪,焦平面探测器的焦平面上排列着感光元件阵列,从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上,探测器将接受到光信号转换为电信号并进行积分放大、采样保持,通过输出缓冲和多路传输系统,最终送达监视系统形成图像。大部分固态激光雷达则是主动发射激光,激光到达目标后反射回光线到达焦平面。也有某些低成本设计,干脆采用红外二极管发射红外光波,这种已经不能算严格意义上的激光雷达了。实际上传统的CCD或CMOS图像传感器也是这样的原理,只不过它们是接收自然光,除此之外唯一的差异在于接收端,CCD或CMOS图像传感器使用的是PN型二极管,旋转扫描型激光雷达是使用PIN型,而固态激光雷达一般是使用雪崩二极管APD。PN型二极管更容易做到低成本和高像素,但是增益较低,动态范围窄。
Flash激光雷达
![](http://www.shujubang.com/UpLoads/Special/File/2017_11/636455809436087631.jpg)
这种焦平面成像的激光雷达按接收端的不同可以区分为几大类,一类是传统的标准型CCD/CMOS图像传感器做接收,另一类是线性雪崩二极管APD做接收,还有一类是盖格模式雪崩二极管也就是单光子激光雷达,一般为GM APD FPA。第一类以TetraVue为代表, TetraVue在2017年初获得博世、鸿海和三星合计1000万美元的投资。
APD 是一种半导体光检测器,其原理类似于光电倍增管。 在加上一个较高的反向偏置电压后(在硅材料中一般为 100 ~ 200 V),利用电离碰撞(雪崩击穿)效应,可在 APD 内部获得电流增益。APD 的工作模式分为线性模式和盖革模式两种。当APD 的偏置电压低于其雪崩电压时,对入射光电子起到线性放大作用,这种工作状态称为线性模式。 在线性模式下,反向电压越高,增益就越大。APD 对输入的光电子进行等增益放大后形成连续电流,获得带有时间信息的激光连续回波信号。当偏置电压高于其雪崩电压时, APD 增益迅速增加,此时单个光子吸收即可使探测器输出电流达到饱和,这种工作状态称为盖革模式。在盖革模式下,单个光子即可使 APD 的工作状态实现开、关之间的转换,形成一个陡峭的回波脉冲信号,因而具备单光子成像的能力。总的来说,盖革模式 APD 具有单光子探测能力,但是其需要淬火电路,且虚警率较高;而线性模式 APD 虽然能够获得目标的灰度信息,但是也有相对盖革模式增益较低的缺点。盖革模式下一般称之为单光子激光雷达。
![](http://www.shujubang.com/UpLoads/Special/File/2017_11/636455809521227619.jpg)
还有一种按调制方法区分的激光雷达,传统的激光雷达都是脉冲调制,此外还可以模仿毫米波雷达那样有幅度调制和频率调制。