轉鏡與振鏡:車(chē)載激光雷達中的掃描技術(shù)探索
在快速發(fā)展的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,車(chē)載激光雷達作為感知環(huán)境的核心部件,其性能與可靠性直接關(guān)系到自動(dòng)駕駛系統的安全與效率。其中,轉鏡與振鏡作為兩種關(guān)鍵的掃描技術(shù),各自在車(chē)載激光雷達中發(fā)揮著(zhù)重要作用。
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一、轉鏡技術(shù):穩定與成本的雙重優(yōu)勢
轉鏡,也被稱(chēng)為多面體旋轉掃描鏡,作為一種傳統的激光掃描技術(shù),其本質(zhì)是一個(gè)多邊形柱體,側面鍍有反射層,當轉鏡在電機帶動(dòng)下高速旋轉時(shí),一束光入射到轉動(dòng)的鏡面上,反射光會(huì )掃出一條亮線(xiàn),如果再加上一個(gè)偏轉鏡將不同時(shí)間反射的亮線(xiàn)分開(kāi),就會(huì )形成一個(gè)光柵。
在車(chē)載激光雷達中,轉鏡通常被安裝于雷達的一側,與激光的發(fā)射和接收裝置相對獨立。這種結構不僅保持了裝置的穩定性,還有效降低了成本。轉鏡式激光雷達的顯著(zhù)優(yōu)勢在于其穩定的性能和較低的成本。由于轉鏡技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了長(cháng)時(shí)間的驗證和優(yōu)化,其在制造和供應鏈方面相對成熟。
此外,轉鏡方案還因其結構相對簡(jiǎn)單而具有較小的體積,這對于車(chē)載激光雷達的集成和安裝至關(guān)重要。更重要的是,轉鏡式激光雷達已經(jīng)通過(guò)了批量上車(chē)驗證,證明了其在實(shí)際應用中的可靠性和穩定性。
轉鏡式激光雷達的特點(diǎn)
裝置固定:轉鏡方案中的激光發(fā)射和接收裝置是固定的,通過(guò)轉鏡的旋轉來(lái)實(shí)現掃描,因此結構相對穩定。
體積?。河捎谵D鏡式激光雷達的結構相對簡(jiǎn)單,因此通常具有較小的體積。
成本低:轉鏡方案在制造和供應鏈方面相對成熟,因此成本較低。
易過(guò)車(chē)規:轉鏡式激光雷達在設計和制造上更容易滿(mǎn)足車(chē)規級要求。
二、振鏡技術(shù):精度與靈活性的雙重提升
振鏡則是一種可以振動(dòng)的鏡子,其振動(dòng)是由電信號驅動(dòng)的。振鏡通過(guò)改變角度和頻率,可以對光線(xiàn)進(jìn)行干涉和調整。振鏡的工作原理類(lèi)似于檢流計(安培表),當檢流計中有電流時(shí),指針會(huì )向特定的方向偏轉。如果把指針改成一個(gè)反射鏡片,就構成了一個(gè)振鏡。
與轉鏡相比,振鏡技術(shù)則以其高精度和靈活性而著(zhù)稱(chēng)。振鏡通常由高速電動(dòng)機或壓電致動(dòng)器驅動(dòng),通過(guò)精確控制反射鏡的角度來(lái)改變激光束的方向。這種設計使得振鏡能夠實(shí)現多種掃描模式,如線(xiàn)性?huà)呙?、鋸齒形掃描或螺旋掃描,從而滿(mǎn)足不同應用場(chǎng)景的需求。
在車(chē)載激光雷達中,振鏡技術(shù)以其高精度的掃描能力而備受青睞。通過(guò)精確控制激光束的掃描路徑,振鏡式激光雷達能夠提供更高的空間分辨率和測量精度。這對于自動(dòng)駕駛系統來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,因為它需要準確地感知周?chē)h(huán)境中的障礙物和道路信息。此外,振鏡的靈活性還使得激光雷達能夠根據不同的駕駛場(chǎng)景和需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整,從而提高了系統的適應性和魯棒性。
振鏡式激光雷達的特點(diǎn)
掃描模式多樣:振鏡可以實(shí)現多種掃描模式,從而適應不同的應用場(chǎng)景和探測需求。
響應速度快:振鏡的高速響應能力決定了激光雷達的掃描頻率和數據更新速率,有助于實(shí)現更快的實(shí)時(shí)環(huán)境感知。
精度高:通過(guò)精確控制激光束的掃描路徑,振鏡提高了激光雷達的空間分辨率和測量精度。
三、轉鏡與振鏡在車(chē)載激光雷達中的表現
視場(chǎng)覆蓋與分辨率:
轉鏡式激光雷達通過(guò)旋轉多邊形反射鏡來(lái)改變激光束的掃描角度,從而覆蓋所需的視場(chǎng)。其視場(chǎng)覆蓋范圍和分辨率取決于轉鏡的形狀、大小和旋轉速度。
振鏡式激光雷達則通過(guò)控制反射鏡的角度來(lái)實(shí)現激光束的掃描。其掃描模式和精度取決于振鏡的驅動(dòng)方式和控制算法。
成本與供應鏈:
轉鏡式激光雷達在制造和供應鏈方面相對成熟,因此成本較低。此外,由于轉鏡方案已經(jīng)經(jīng)過(guò)了批量上車(chē)驗證,因此在供應鏈方面也更加穩定。
振鏡式激光雷達雖然具有更高的精度和靈活性,但其在制造和供應鏈方面可能面臨更多的挑戰和成本壓力。
車(chē)規級認證:
轉鏡式激光雷達在設計和制造上更容易滿(mǎn)足車(chē)規級要求,因此更容易獲得相關(guān)認證。
振鏡式激光雷達在獲得車(chē)規級認證方面可能需要更多的努力和時(shí)間。
在實(shí)際應用中,選擇轉鏡還是振鏡技術(shù)取決于具體的需求和場(chǎng)景。例如,在需要廣泛覆蓋和快速響應的城市交通環(huán)境中,轉鏡式激光雷達可能更為合適;而在需要高精度測量和復雜掃描模式的復雜駕駛場(chǎng)景中,振鏡式激光雷達則更具優(yōu)勢。
綜上所述,轉鏡與振鏡作為車(chē)載激光雷達中的兩種關(guān)鍵掃描技術(shù),各自具有獨特的特點(diǎn)和應用優(yōu)勢。在未來(lái)的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的進(jìn)一步降低,這兩種技術(shù)都有可能成為推動(dòng)自動(dòng)駕駛系統發(fā)展的重要力量。