轉(zhuǎn)鏡與振鏡：車載激光雷達中的掃描技術(shù)探索

在快速發(fā)展的自動駕駛領(lǐng)域，車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)系到自動駕駛系統(tǒng)的安全與效率。其中，轉(zhuǎn)鏡與振鏡作為兩種關(guān)鍵的掃描技術(shù)，各自在車載激光雷達中發(fā)揮著重要作用。

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一、轉(zhuǎn)鏡技術(shù)：穩(wěn)定與成本的雙重優(yōu)勢

轉(zhuǎn)鏡，也被稱為多面體旋轉(zhuǎn)掃描鏡，作為一種傳統(tǒng)的激光掃描技術(shù)，其本質(zhì)是一個多邊形柱體，側(cè)面鍍有反射層，當轉(zhuǎn)鏡在電機帶動下高速旋轉(zhuǎn)時，一束光入射到轉(zhuǎn)動的鏡面上，反射光會掃出一條亮線，如果再加上一個偏轉(zhuǎn)鏡將不同時間反射的亮線分開，就會形成一個光柵。

在車載激光雷達中，轉(zhuǎn)鏡通常被安裝于雷達的一側(cè)，與激光的發(fā)射和接收裝置相對獨立。這種結(jié)構(gòu)不僅保持了裝置的穩(wěn)定性，還有效降低了成本。轉(zhuǎn)鏡式激光雷達的顯著優(yōu)勢在于其穩(wěn)定的性能和較低的成本。由于轉(zhuǎn)鏡技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了長時間的驗證和優(yōu)化，其在制造和供應(yīng)鏈方面相對成熟。

此外，轉(zhuǎn)鏡方案還因其結(jié)構(gòu)相對簡單而具有較小的體積，這對于車載激光雷達的集成和安裝至關(guān)重要。更重要的是，轉(zhuǎn)鏡式激光雷達已經(jīng)通過了批量上車驗證，證明了其在實際應(yīng)用中的可靠性和穩(wěn)定性。

轉(zhuǎn)鏡式激光雷達的特點

裝置固定：轉(zhuǎn)鏡方案中的激光發(fā)射和接收裝置是固定的，通過轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)掃描，因此結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。

體積小：由于轉(zhuǎn)鏡式激光雷達的結(jié)構(gòu)相對簡單，因此通常具有較小的體積。

成本低：轉(zhuǎn)鏡方案在制造和供應(yīng)鏈方面相對成熟，因此成本較低。

易過車規(guī)：轉(zhuǎn)鏡式激光雷達在設(shè)計和制造上更容易滿足車規(guī)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的鏡子，其振動是由電信號驅(qū)動的。振鏡通過改變角度和頻率，可以對光線進行干涉和調(diào)整。振鏡的工作原理類似于檢流計（安培表），當檢流計中有電流時，指針會向特定的方向偏轉(zhuǎn)。如果把指針改成一個反射鏡片，就構(gòu)成了一個振鏡。

與轉(zhuǎn)鏡相比，振鏡技術(shù)則以其高精度和靈活性而著稱。振鏡通常由高速電動機或壓電致動器驅(qū)動，通過精確控制反射鏡的角度來改變激光束的方向。這種設(shè)計使得振鏡能夠?qū)崿F(xiàn)多種掃描模式，如線性掃描、鋸齒形掃描或螺旋掃描，從而滿足不同應(yīng)用場景的需求。

在車載激光雷達中，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。這對于自動駕駛系統(tǒng)來說至關(guān)重要，因為它需要準確地感知周圍環(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(jù)不同的駕駛場景和需求進行動態(tài)調(diào)整，從而提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性和魯棒性。

振鏡式激光雷達的特點

掃描模式多樣：振鏡可以實現(xiàn)多種掃描模式，從而適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和探測需求。

響應(yīng)速度快：振鏡的高速響應(yīng)能力決定了激光雷達的掃描頻率和數(shù)據(jù)更新速率，有助于實現(xiàn)更快的實時環(huán)境感知。

精度高：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。

三、轉(zhuǎn)鏡與振鏡在車載激光雷達中的表現(xiàn)

視場覆蓋與分辨率：

轉(zhuǎn)鏡式激光雷達通過旋轉(zhuǎn)多邊形反射鏡來改變激光束的掃描角度，從而覆蓋所需的視場。其視場覆蓋范圍和分辨率取決于轉(zhuǎn)鏡的形狀、大小和旋轉(zhuǎn)速度。

振鏡式激光雷達則通過控制反射鏡的角度來實現(xiàn)激光束的掃描。其掃描模式和精度取決于振鏡的驅(qū)動方式和控制算法。

成本與供應(yīng)鏈：

轉(zhuǎn)鏡式激光雷達在制造和供應(yīng)鏈方面相對成熟，因此成本較低。此外，由于轉(zhuǎn)鏡方案已經(jīng)經(jīng)過了批量上車驗證，因此在供應(yīng)鏈方面也更加穩(wěn)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(yīng)鏈方面可能面臨更多的挑戰(zhàn)和成本壓力。

車規(guī)級認證：

轉(zhuǎn)鏡式激光雷達在設(shè)計和制造上更容易滿足車規(guī)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規(guī)級認證方面可能需要更多的努力和時間。

在實際應(yīng)用中，選擇轉(zhuǎn)鏡還是振鏡技術(shù)取決于具體的需求和場景。例如，在需要廣泛覆蓋和快速響應(yīng)的城市交通環(huán)境中，轉(zhuǎn)鏡式激光雷達可能更為合適；而在需要高精度測量和復(fù)雜掃描模式的復(fù)雜駕駛場景中，振鏡式激光雷達則更具優(yōu)勢。

綜上所述，轉(zhuǎn)鏡與振鏡作為車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和應(yīng)用優(yōu)勢。在未來的自動駕駛領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷進步和成本的進一步降低，這兩種技術(shù)都有可能成為推動自動駕駛系統(tǒng)發(fā)展的重要力量。