技術(shù)分類(lèi)：從機(jī)械到固態(tài)的演進(jìn)

激光雷達(dá)按掃描方式可分為機(jī)械式、半固態(tài)、純固態(tài)三大類(lèi)，技術(shù)路線的差異直接影響其性能與適用場(chǎng)景。

機(jī)械式激光雷達(dá)是最成熟的方案，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)鏡組實(shí)現(xiàn) 360° 掃描。其核心結(jié)構(gòu)包括多組激光發(fā)射器與接收器（如 16 線、32 線、128 線），不同線束按垂直角度分布（如 0.5°-2° 間隔），形成垂直視場(chǎng)角（如 - 15° 至 + 15°）。例如，128 線激光雷達(dá)每旋轉(zhuǎn)一周（通常 10Hz）可生成 128×3600 個(gè)點(diǎn)（水平角 0.1° 分辨率），點(diǎn)云密度足以識(shí)別 50 米外的行人輪廓。但機(jī)械結(jié)構(gòu)存在體積大（直徑?！?/span>15cm）、可靠性低（旋轉(zhuǎn)部件壽命約 1 萬(wàn)小時(shí)）、成本高（量產(chǎn)成本≥1 萬(wàn)美元）等問(wèn)題，主要用于自動(dòng)駕駛測(cè)試車(chē)。

半固態(tài)激光雷達(dá)以 MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）振鏡為核心，通過(guò)微型鏡面的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)激光束偏轉(zhuǎn)，替代部分機(jī)械結(jié)構(gòu)。MEMS 振鏡尺寸僅幾毫米，擺動(dòng)頻率可達(dá) kHz 級(jí)，配合固定的激光發(fā)射陣列，可實(shí)現(xiàn) 120°×90° 視場(chǎng)覆蓋。其優(yōu)勢(shì)在于體積縮?。ㄈ缰睆健?/span>8cm）、可靠性提升（無(wú)高速旋轉(zhuǎn)部件），成本降至機(jī)械式的 1/3-1/5，已應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)型（如蔚來(lái) ET7）。但 MEMS 振鏡的偏轉(zhuǎn)角度有限（通常 ±15°），需通過(guò)多組拼接擴(kuò)大視場(chǎng)，可能導(dǎo)致邊緣區(qū)域點(diǎn)云密度下降。

純固態(tài)激光雷達(dá)徹底取消機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，分為 OPA（光學(xué)相控陣）和 Flash（閃光式）兩種技術(shù)。OPA 通過(guò)控制多個(gè)發(fā)光單元的相位差，使激光束發(fā)生干涉偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電子掃描，具有毫秒級(jí)響應(yīng)速度和無(wú)限壽命，但目前受限于工藝，視場(chǎng)角較小（≤60°）且功耗較高。Flash 激光雷達(dá)則通過(guò)面光源一次性照亮目標(biāo)區(qū)域，利用廣角鏡頭和陣列接收器同時(shí)記錄全視場(chǎng)的距離信息，類(lèi)似 “激光相機(jī)”，適合短距離（≤50 米）、高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景（如城市交叉路口），但點(diǎn)云密度較低（通?！?/span>10 萬(wàn)點(diǎn) / 秒）。

核心技術(shù)模塊：從光學(xué)到信號(hào)處理

激光雷達(dá)的性能取決于激光發(fā)射、接收、掃描、信號(hào)處理四大模塊的協(xié)同設(shè)計(jì)。

激光發(fā)射器的核心參數(shù)是波長(zhǎng)與功率。波長(zhǎng)選擇需平衡穿透性與安全性：905nm 激光（近紅外）成本低、發(fā)射器（VCSEL）成熟，但對(duì)人眼有潛在傷害（功率限制≤50mW），穿透雨霧能力較弱；1550nm 激光（中紅外）對(duì)人眼安全（功率可達(dá) 1W 以上），雨霧衰減比 905nm 低 30%，但發(fā)射器（光纖激光器）成本高，常用于高端車(chē)型。脈沖寬度（1-100 納秒）決定距離分辨率，例如 10 納秒脈沖對(duì)應(yīng)的距離分辨率為 1.5 米（c×Δt/2），通過(guò)脈沖壓縮技術(shù)可提升至厘米級(jí)。

接收器負(fù)責(zé)將微弱的反射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，關(guān)鍵器件是 APD（雪崩光電二極管）和 SPAD（單光子雪崩二極管）。APD 通過(guò)反向偏壓實(shí)現(xiàn)光電流放大，適合中等光強(qiáng)場(chǎng)景（如 50-200 米目標(biāo)）；SPAD 則能檢測(cè)單個(gè)光子，在低光強(qiáng)環(huán)境（如遠(yuǎn)距離目標(biāo)、夜間）靈敏度更高，但易受背景光（如陽(yáng)光）干擾。為抑制噪聲，接收器通常配備窄帶濾光片（帶寬≤10nm），僅允許激光波長(zhǎng)的光線通過(guò)，可將背景光干擾降低 99% 以上。