一文了解無人車載激光雷達的掃描振鏡

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車載激光雷達（LiDAR, Light Detection and Ranging）作為自動駕駛汽車中關鍵的感知系統之一，它通過發射激光脈沖并通過物體接收反射回來的信號，來測量與周圍物體的距離和形狀，從而生成高精度的三維環境地圖，而這其中，掃描振鏡就作為車載激光雷達中用于控制激光束方向的關鍵組件，負責調整激光束的掃描角度，使其能夠覆蓋所需的視場，從而獲取環境所需的三維點云數據。與攝像頭和雷達相比，激光雷達可以在各種光照條件下提供高分辨率的空間感知能力，因此在自動駕駛技術的發展中具有不可替代的作用。

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車載激光雷達的光學元件

激光發射器：通常使用波長在905nm或1550nm的半導體激光器，這些波長的激光在人眼中不可見且能量較高，適合遠距離探測。

光學透鏡：用于聚焦或擴展激光束，確保激光脈沖可以覆蓋所需的視場，并且有效地傳輸到目標區域。

光學濾波器（濾光片）：用于過濾掉背景噪聲，僅允許特定波長的激光信號通過，以提高信噪比。

光電探測器：用于接收反射回來的激光信號，通常采用雪崩光電二極管（APD）或光電倍增管（PMT），以提高靈敏度和探測范圍。

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掃描振鏡在車載激光雷達的原理

掃描振鏡通常由高速電動機或壓電致動器驅動，通過控制反射鏡的角度來改變激光束的方向。振鏡可以實現多種掃描模式，如線性掃描、鋸齒形掃描或螺旋掃描，以滿足不同的應用需求。

1.線性掃描：適用于水平和垂直方向的逐行掃描，可生成高分辨率的二維或三維圖像。

2.鋸齒形掃描：通過連續調整掃描方向，可覆蓋更大的視場。

3.螺旋掃描：用于全方位掃描，適合三維建模和全景成像。

振鏡在光學系統中的作用

掃描振鏡能夠動態調整激光束的方向，確保激光雷達能夠覆蓋車輛周圍的廣闊視場，提高視場覆蓋，通過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，使得系統能夠檢測到較小的物體和細微的結構。多樣的掃描模式，使激光雷達系統能夠根據不同的應用場景（如城市駕駛、高速公路行駛等）靈活調整探測范圍和分辨率；不僅如此，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。高效的振鏡可以實現更快的實時環境感知，有助于提高自動駕駛車輛的安全性。

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掃描振鏡的優勢

在車載激光雷達中，掃描振鏡具備高精度、強靈活性、體積小、重量輕、可靠性高等特點，精確的激光束的角度和方向控制確保探測結果的高精度和高分辨率，高靈活的掃描范圍和模式可以適應不同的駕駛環境和應用場景，針對車載激光雷達開發的設計緊湊，能夠在不增加系統負擔的情況下提供優異的性能，且經過優化設計后能夠勝任各種惡劣環境下如極端溫度、振動和濕度等條件，確保系統的長期穩定性和耐用性。

因此，車載激光雷達掃描振鏡在整個車載掃描中意義非凡，它不僅決定了激光雷達的視場覆蓋、分辨率和精度，還提高了系統的靈活性和響應速度，因此對于車載激光雷達掃描振鏡的選擇需要更多地注重其品質與技術條件，這將直接影響著自動駕駛系統的整體安全性和效率。