激光雷達(dá)的工作原理
激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)。通過向目標(biāo)發(fā)射探測信號(激光)，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號進(jìn)行比較，從而獲得目標(biāo)的距離、方位、速度等相關(guān)信息。
激光雷達(dá)PCB之激光測量原理
自動(dòng)駕駛中，激光雷達(dá)的用途如下：
障礙物檢測：識(shí)別和定位車輛周圍的行人、自行車、其他車輛等。
車輛定位：結(jié)合地圖和GPS傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行精確的定位。
道路特征識(shí)別：包括路面情況，道路邊緣、交通標(biāo)志等。
SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）：即時(shí)構(gòu)建周圍環(huán)境地圖并定位自身位置。
攝像頭成像與激光雷達(dá)成像
激光雷達(dá)在自動(dòng)駕駛技術(shù)中的最大優(yōu)勢在于其高精度和良好的環(huán)境適應(yīng)性。即使在惡劣的天氣條件下，激光雷達(dá)仍然可以提供準(zhǔn)確的三維信息。
激光雷達(dá)的構(gòu)成
激光雷達(dá)由以下幾個(gè)核心部分組成：
發(fā)射器：通常使用半導(dǎo)體激光器發(fā)射脈沖激光。
掃描和光學(xué)系統(tǒng)：用以改變激光的方向，對環(huán)境進(jìn)行掃描。
探測器和接收器：接收反射回來的激光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。
位置和導(dǎo)航系統(tǒng)：包括GPS和慣性測量單元(IMU)，用于確定激光雷達(dá)的精確位置和方向。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：用來將模擬前端輸出的信號進(jìn)行算法處理并輸出最終雷達(dá)測量到的數(shù)據(jù)。
每個(gè)核心組件都有多種技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)方式，這些方式也會(huì)影響到激光雷達(dá)的性能指標(biāo)，例如測量的距離、精度、分辨率和靈敏度。
激光雷達(dá)線路板之激光雷達(dá)的分類
機(jī)械式激光雷達(dá)進(jìn)行掃描即是在電機(jī)的帶動(dòng)下將發(fā)射模塊和接收模塊進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)掃描。
機(jī)械式旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)
機(jī)械式激光雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)360°全方位測量，適用于高能激光，但是其體型較大，長時(shí)間使用之后電機(jī)的損耗也會(huì)較大。
混合固態(tài)激光雷達(dá)包括三條技術(shù)路線：棱鏡、轉(zhuǎn)鏡和MEMS微振鏡。棱鏡和轉(zhuǎn)鏡技術(shù)路線下，發(fā)射模塊和接收模塊固定不動(dòng)，電機(jī)只帶動(dòng)一面或幾面“鏡子”旋轉(zhuǎn)。
MEMS微振鏡技術(shù)路線更進(jìn)一步，取消了電機(jī)，微振鏡在靜電、電磁、電熱或壓電驅(qū)動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)掃描。
MEMS微振鏡激光掃描
固態(tài)激光雷達(dá)，內(nèi)部沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，包括光學(xué)相控陣（Optical Phased Array，OPA）和Flash兩種方案。
OPA激光雷達(dá)運(yùn)用光的相干原理，將若干激光發(fā)射單元組成發(fā)射陣列，通過改變加在不同發(fā)射單元上的電壓，改變不同發(fā)射單元發(fā)射光波相位，在設(shè)定方向上產(chǎn)生互相加強(qiáng)的相長干涉，從而合成具有特定方向、高強(qiáng)度的激光主光束。而其它方向上從各個(gè)發(fā)射單元射出的光波產(chǎn)生相消干涉，輻射強(qiáng)度接近于零。
硅基OPA激光雷達(dá)的發(fā)射與接收陣列
OPA激光雷達(dá)的掃描速度和精度較高，可以實(shí)現(xiàn)MHz量級以上的掃描速度和千分之一度量級以上的掃描精度。在允許的角度范圍內(nèi)可以做到任意指向。但是OPA激光雷達(dá)的掃描角度有限，工藝要求高、加工難度大，還存在旁瓣效應(yīng)。
Flash激光雷達(dá)采用快閃的非掃描方式，通過在短時(shí)間直接發(fā)射出一大片激光脈沖（面陣光），再通過高度靈敏的探測器接收，完成被測物體三維圖像的構(gòu)建。Flash激光雷達(dá)就是沒有掃描模塊，只有發(fā)射模塊和接收模塊。
Flash激光雷達(dá)與掃描式激光雷達(dá)
激光雷達(dá)拆解
華為96線激光雷達(dá)
2020年12月，華為正式發(fā)布其首款車規(guī)級96線中長距激光雷達(dá)，核心參數(shù)：
測距：150m@10%；
水平FOV：120°，垂直FOV：25°；
角分辨率：0.25°（H）×0.26°（V）
刷新頻率：最高25Hz
華為96線激光雷達(dá)核心電路板
主板使用了軟硬結(jié)合板的方式，兩塊主板分別為TDA主板和FPGA主板，板子四周做了包金處理，后續(xù)裝配屏蔽罩，形成良好的電磁屏蔽。使用軟硬結(jié)合板的形式，減少了板間連接線纜的使用，同時(shí)可靠性更高，節(jié)省空間的同時(shí)，大大提高了裝配的效率。
激光發(fā)射板
激光發(fā)射板一共有兩塊，電路完全相同，使用的是EEL激光發(fā)射器，激光管通過金線bonding的工藝與PCB進(jìn)行連接。
激光接收板
接收器使用的是索尼SPAD深度傳感器，同樣使用了軟硬結(jié)合板的方式，接收傳感器同樣使用bonding工藝與PCB進(jìn)行連接，并封膠處理。