本帖最后由 hurui 于 2020-10-20 16:11 编辑
一、激光雷达简介早在1960年激光雷达概念就已提出，近些年来激光雷达才进入迅速发展时期，学术界和产业界一致认为激光雷达是无人驾驶（包括自动驾驶车辆，AGV，UAV等）不可或缺的探测和传感部件。激光雷达可用于物体探测与规避，物体识别与跟踪，即时定位与地图构建等。随着无人驾驶的快速发展，对于激光雷达的需求日益增长。 调制激光可以用于距离探测和测量，但传统的激光测距仪（laser rangefinder）仅能测量瞬时视场范围内的距离。为了形成更大视场范围内的3D形貌识别与模型构建，必须在既定的视场范围内实现激光光束的偏转和全局扫描。 二、MEMS激光雷达简介MEMS，微机电系统，尺寸在毫米级或者更小的传感器、执行器或者微型系统。常见产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、陀螺仪、微马达、微泵、MEMS振镜及其集成产品。 MEMS振镜（MEMS mirror）属于一种光学MEMS执行器芯片，可以在驱动作用下对激光光束进行偏转、调制、开启闭合及相位控制。目前广泛应用于投影、显示、光通信等场景中。 MEMS LiDAR，采用MEMS振镜作为激光光束扫描元件，具有体积小、宏观结构简单、可靠性高、功耗低等优势，是目前激光雷达实现落地应用的最合适的技术路径。 三、MEMS振镜及其选型参数1. MEMS激光雷达振镜技术指标及选型 单轴和双轴MEMS振镜均可根据工作模式划分为谐振状态、非谐振状态和半谐振状态。 按照 MEMS振镜的驱动方式不同，可划分为静电驱动（ES），电磁驱动（EM），电热驱动（ET）以及压电驱动（PE）四种。 业内部分知名学者对于激光雷达的MEMS振镜选型及参考指标做了指引性的讨论，具体如下： （1）FoV视场角 激光雷达的扫描角度，包括水平和竖直方向，对于自动驾驶激光雷达，更大的扫描角度意味着更大的视场角。 （2）Optical Aperture光学孔径： MEMS振镜的光学特性与激光雷达的空间分辨率、探测距离等参数息息相关。 其中空间分辨率与激光波长、激光光束质量正相关，与激光光斑大小负相关，市场期望激光雷达的角分辨率尽可能小于1mrad，因此有着较好的激光光束质量时，MEMS振镜的直径应不小于1mm。探测距离则与发射激光功率、透射效率、障碍物发射率、接收端半径等参数相关。 （3）Scanning speed and Frequency扫描速度及谐振频率： 对于自动驾驶应用的双轴MEMS激光雷达，MEMS振镜的横轴（水平方向，快轴）扫描频率应在0.5-2KHz之间，纵轴（垂直方向，慢轴）扫描频率应在10-30Hz之间。此外，若选用的MEMS振镜的谐振频率较高，激光雷达的分辨率、帧率及鲁棒性均更佳。 （4）（Mirror Size and Weight振镜尺寸及重量 MEMS激光雷达得到产业界青睐的原因之一便是体积小、便于集成。因此在满足OpticalAperture和谐振频率的前提下，MEMS的尺寸应尽可能优化。 （5）FoM (Figure of Merit)品质因数： 以上参数均为MEMS振镜的本征参数。FoM(figure of merit)则是将以上重要参数融合后形成的描述激光雷达性能的综合指标。根据行业经验，激光雷达为获得良好性能，所选用的MEMS振镜的FoM值应更高，针对自动驾驶的激光雷达，FoM值至少为0.7。FoM值来源具体如下： FoM=θe·de·fe 其中，θe是激光雷达视场方向的有效光学扫描角，单位为rad； de是MEMS振镜有效尺寸，单位为mm； fe是MEMS振镜的有效谐振频率，单位为kHz；
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