技術(shù)分類：從機械到固態(tài)的演進

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

機械式激光雷達是最成熟的方案，通過電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)鏡組實現(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），形成垂直視場角（如 - 15° 至 + 15°）。例如，128 線激光雷達每旋轉(zhuǎn)一周（通常 10Hz）可生成 128×3600 個點（水平角 0.1° 分辨率），點云密度足以識別 50 米外的行人輪廓。但機械結(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 萬小時）、成本高（量產(chǎn)成本≥1 萬美元）等問題，主要用于自動駕駛測試車。

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

純固態(tài)激光雷達徹底取消機械運動部件，分為 OPA（光學(xué)相控陣）和 Flash（閃光式）兩種技術(shù)。OPA 通過控制多個發(fā)光單元的相位差，使激光束發(fā)生干涉偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電子掃描，具有毫秒級響應(yīng)速度和無限壽命，但目前受限于工藝，視場角較?。ā?/span>60°）且功耗較高。Flash 激光雷達則通過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記錄全視場的距離信息，類似 “激光相機”，適合短距離（≤50 米）、高動態(tài)場景（如城市交叉路口），但點云密度較低（通?！?/span>10 萬點 / 秒）。

核心技術(shù)模塊：從光學(xué)到信號處理

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

激光發(fā)射器的核心參數(shù)是波長與功率。波長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）對人眼安全（功率可達 1W 以上），雨霧衰減比 905nm 低 30%，但發(fā)射器（光纖激光器）成本高，常用于高端車型。脈沖寬度（1-100 納秒）決定距離分辨率，例如 10 納秒脈沖對應(yīng)的距離分辨率為 1.5 米（c×Δt/2），通過脈沖壓縮技術(shù)可提升至厘米級。

接收器負責(zé)將微弱的反射光信號轉(zhuǎn)換為電信號，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 通過反向偏壓實現(xiàn)光電流放大，適合中等光強場景（如 50-200 米目標(biāo)）；SPAD 則能檢測單個光子，在低光強環(huán)境（如遠距離目標(biāo)、夜間）靈敏度更高，但易受背景光（如陽光）干擾。為抑制噪聲，接收器通常配備窄帶濾光片（帶寬≤10nm），僅允許激光波長的光線通過，可將背景光干擾降低 99% 以上。