MEMS激光雷達(dá)模組,光學(xué)相控陣式(OPA),相控陣發(fā)射器由若干發(fā)射接收單元組成陣列,通過改變加載在不同單元的電壓,進(jìn)而改變不同單元發(fā)射光波特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)單元光波的單獨(dú)控制,通過調(diào)節(jié)從每個(gè)相控單元輻射出的光波之間的相位關(guān)系,在設(shè)定方向上產(chǎn)生互相加強(qiáng)的干涉從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度高光束,而其他方向上從各個(gè)單元射出的光波彼此相消。組成相控陣的各相控單元在程序的控制下可使一束或多束強(qiáng)度高光束按設(shè)計(jì)指向?qū)崿F(xiàn)空域掃描。但光學(xué)相控陣的制造工藝難度較大,這是由于要求陣列單元尺寸必需不大于半個(gè)波長(zhǎng),普通目前激光雷達(dá)的任務(wù)波長(zhǎng)均在1微米左右,這就意味著陣列單元的尺寸必需不大于500納米。而且陣列數(shù)越多,陣列單元的尺寸越小,能量越往主瓣集中,這就對(duì)加工精度要求更高。此外,材料選擇也是十分關(guān)鍵的要素。激光雷達(dá)的集成度高,便于安裝在各種平臺(tái)上。河南量子雷達(dá)激光雷達(dá)
LiDAR的結(jié)構(gòu)。激光雷達(dá)主要包括激光發(fā)射、接收、掃描器、透鏡天線和信號(hào)處理電路組成。激光發(fā)射部分主要有兩種,一種是激光二極管,通常有硅和砷化鎵兩種基底材料,再有一種就是目前非?;馃岬拇怪鼻幻姘l(fā)射(VCSEL)(比如 iPhone 上的 LiDAR),VCSEL 的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉,體積極小,功耗極低,缺點(diǎn)是有效距離比較短,需要多級(jí)放大才能達(dá)到車用的有效距離。激光雷達(dá)主要應(yīng)用了激光測(cè)距的原理,而如何制造合適的結(jié)構(gòu)使得傳感器能向多個(gè)方向發(fā)射激光束,如何測(cè)量激光往返的時(shí)間,這便區(qū)分出了不同的激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)。量子雷達(dá)激光雷達(dá)Hap激光雷達(dá)是一種可靠的感知設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的目標(biāo)識(shí)別和定位。
MEMS陣鏡激光雷達(dá),MEMS振鏡是一種硅基半導(dǎo)體元器件,屬于固態(tài)電子元件;它是在硅基芯片上集成了體積十分精巧的微振鏡,其主要結(jié)構(gòu)是尺寸很小的懸臂梁——反射鏡懸浮在前后左右各一對(duì)扭桿之間以一定諧波頻率振蕩,由旋轉(zhuǎn)的微振鏡來反射激光器的光線,從而實(shí)現(xiàn)掃描。硅基MEMS微振鏡可控性好,可實(shí)現(xiàn)快速掃描,其等效線束能高達(dá)一至兩百線,因此,要同樣的點(diǎn)云密度時(shí),硅基MEMSLidar的激光發(fā)射器數(shù)量比機(jī)械式旋轉(zhuǎn)Lidar少很多,體積小很多,系統(tǒng)可靠性高很多。
調(diào)頻連續(xù)波FMCW激光雷達(dá),以三角波調(diào)頻連續(xù)波為例來介紹其測(cè)距/測(cè)速原理。藍(lán)色為發(fā)射信號(hào)頻率,紅色為接收信號(hào)頻率,發(fā)射的激光束被反復(fù)調(diào)制,信號(hào)頻率不斷變化。激光束擊中障礙物被反射,反射會(huì)影響光的頻率,當(dāng)反射光返回到檢測(cè)器,與發(fā)射時(shí)的頻率相比,就能測(cè)量?jī)煞N頻率之間的差值,與距離成比例,從而計(jì)算出物體的位置信息。FMCW的反射光頻率會(huì)根據(jù)前方移動(dòng)物體的速度而改變,結(jié)合多普勒效應(yīng),即可計(jì)算出目標(biāo)的速度。優(yōu)點(diǎn):每個(gè)像素都有多普勒信息,含速度信息;解決Lidar間串?dāng)_問題;不受環(huán)境光影響,探測(cè)靈敏度高;缺點(diǎn):不能探測(cè)切向運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。激光雷達(dá)的高穩(wěn)定性使其在太空探測(cè)任務(wù)中備受青睞。
半固態(tài)—MEMS式激光雷達(dá),MEMS全稱Micro-Electro-Mechanical System(微機(jī)電系統(tǒng)),是將原本激光雷達(dá)的機(jī)械結(jié)構(gòu)通過微電子技術(shù)集成到硅基芯片上。本質(zhì)上而言MEMS激光雷達(dá)并沒有做到完全取消機(jī)械結(jié)構(gòu),所以它是一種半固態(tài)激光雷達(dá)。工作原理,MEMS在硅基芯片上集成了體積十分精巧的微振鏡,其主要結(jié)構(gòu)是尺寸很小的懸臂梁——通過控制微小的鏡面平動(dòng)和扭轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng),將激光管反射到不同的角度完成掃描,而激光發(fā)生器本身固定不動(dòng)。其次,MEMS的振動(dòng)角度有限導(dǎo)致視場(chǎng)角比較小(小于120度),同時(shí)受限于MEMS微振鏡的鏡面尺寸,傳統(tǒng)MEMS技術(shù)的有效探測(cè)距離只有50米,F(xiàn)OV角度只能達(dá)到30度,多用于近距離補(bǔ)盲或者前向探測(cè)。激光雷達(dá)在智能交通信號(hào)燈控制中實(shí)現(xiàn)了車輛流量的精確感知。軌道交通激光雷達(dá)正規(guī)
港口激光雷達(dá)可對(duì)船只進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)量和識(shí)別,提高港口管理的效率和安全性。河南量子雷達(dá)激光雷達(dá)
下游主要客戶:車載領(lǐng)域,目前,在智能駕駛市場(chǎng)中,ADAS+ADS雙輪驅(qū)動(dòng),激光雷達(dá)作為智能駕駛畫龍點(diǎn)睛的產(chǎn)品,不可或缺。在高級(jí)輔助駕駛市場(chǎng),激光雷達(dá)的成本不斷下降,商業(yè)化進(jìn)程有望提速,全球范圍內(nèi)L3級(jí)輔助駕駛量產(chǎn)車項(xiàng)目當(dāng)前處于快速開發(fā)之中。世界各地交通法規(guī)的修訂為L(zhǎng)3級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)商業(yè)化落地帶來機(jī)會(huì)。2020年6月通過的《ALKS車道自動(dòng)保持系統(tǒng)條例》,這是全球范圍內(nèi)頭一個(gè)針對(duì)L3級(jí)自動(dòng)駕駛具有約束力的國(guó)際法規(guī)。隨著激光雷達(dá)成本下探至數(shù)百美元區(qū)間且達(dá)到車規(guī)級(jí)要求,未來越來越多高級(jí)輔助駕駛量產(chǎn)項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);根據(jù)Forst&Sullivan的研究報(bào)告,2021-2026E、2026E-2020E全球乘用車新車市場(chǎng)ADAS車輛銷售CAGR有望達(dá)75.5%、30.5%,其中中國(guó)增速較高,分別為92.2%/29.3%。河南量子雷達(dá)激光雷達(dá)