根据有无机械部件来分,激光雷达可分为机械激光雷达和固态激光雷达。固态激光雷达则无需机械旋转部件,主要依靠电子部件来控制激光发射角度,机械激光雷达带有控制激光发射角度的旋转部件。机械激光雷达主要由光电二极管、MEMS反射镜、激光发射接受装置等组成,其中机械旋转部件是指可360°控制激光发射角度的MEMS发射镜。
固态激光雷达则与机械激光雷达不同,它通过光学相控阵列(OpticalPhasedArray)、光子集成电路(PhotonicIC)以及远场辐射方向图(FarFieldRadiationPattern)等电子部件代替机械旋转部件实现发射激光角度的调整。
由于内部结构有所差别,两种激光雷达的大小也不尽相同,机械激光雷达体积更大,总体来说价格更为昂贵,但测量精度相对较高。而固态激光雷达尺寸较小,成本低,但测量精度相对会低一些。
此外,相比固态激光雷达,机械激光雷达有一个更为明显的优势就是其360°视场,可以在机器人或汽车的顶部固定安装一个激光雷达,便可360°感知周围环境,反观固态激光雷达,需要固定在某些适当的位置,视场角一般在120°以内,因此,如应用于无人车中,至少需要用到4台才能达到机械式激光雷达一样的覆盖范围,数量越多,也意味着成本越高。
固态激光雷达还有另一个不大明显的优势,人眼安全法规允许运动的激光源发射比固定激光源更高的功率。
所有1级安全系统的设计必须确保人员不眨眼直视激光设备数秒钟,仍然不会受到伤害。
当采用固态扫描单元时,如果人眼处于激光扫描器几英寸的地方,可能会导致100%的激光射入眼内。但是如果采用机械激光雷达时,激光只集中于某个特定的方向,只有360°旋转的一小部分。因此,机械激光雷达可以为每个激光脉冲提供更高的功率,而不会造成眼睛损伤。这样可以更容易地检测到返射光,因此在可预见的未来,机械激光雷达可能要比固态激光雷达具有更大的探测范围优势。
同时,大部分领先的固态激光雷达设计,都面临着“远距离探测”这个显著的挑战。
MEMS系统中的微型扫描镜能投射的激光量有限。这使得远处物体反射激光束并被探测的难度很大。光学相控阵方案相对于其它技术,产生的光束发散性更大,因此很难兼顾长距离、高分辨率和宽视场。
而对于泛光成像激光雷达,每次发射的光线会散布在整个视场内,这意味着只有一小部分激光会投射到某些特定点。此外,光电探测器阵列中的每个像素都必须非常小,限制了它可以捕捉的反射光量。
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