Velodyne LiDAR高级工程师剖析：混合固态激光雷达的关键技术 | 未来汽车大讲堂

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激光雷达不是近年来的新产品。

早在20世纪60年代，美国加州休斯航空空公司实验室的研究员西奥多·满妹就成功研制出了世界上第一台激光雷达。激光作为一种全新的测量工具，开始受到人们的极大关注。

20世纪70年代，阿波罗15号使用激光雷达测量月球表面，当时激光雷达以其高精度而闻名。20世纪90年代，以激光雷达三位扫描仪为代表的激光雷达真正实现了商业化，并进入了快速发展时期。

2005年，美国国防部高级研究计划局举办了无人驾驶挑战赛，激光雷达首次采用无人驾驶技术。自从这次比赛以来，很多人都知道激光雷达。

如今，激光雷达已经成为无人驾驶的潮流引领者，引起了业界的极大关注。

雷锋组织的未来汽车讲堂。雷锋。(公开号码:雷锋。大规模开放在线课程学院和网易云课堂企业版如期推出。主题为“测速激光雷达高级工程师分析:混合固态激光雷达关键技术”的课程如期启动。主讲人是清华大学光学博士、测速激光雷达高级工程师梅嘉伟。

背景概述雷达(radar-radio detection and ranging)是无线电探测和测距，即发射电磁波照射目标并接收其回波，从而获得目标的距离、速度、方位和高度等信息。

传统雷达是以微波为载波的雷达，出现于1935年左右；

根据雷达频段，可分为超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达和激光雷达。

*频带分布图

激光雷达是一种通过发射激光束来探测目标位置、速度和其他特征量的雷达系统。激光波段位于0.5μm-10μm，光电探测器作为接收器件，光学望远镜作为天线

激光雷达的英文名称是lidar(光探测和测距)，也称为激光雷达或激光雷达(激光探测和测距)。

激光雷达因其激光波长短、准直性高而具有优异的性能，如高角度分辨率和距离分辨率、强抗干扰能力、获取各种图像信息(深度、反射率等)的能力。)，体积小，重量轻。

目前，激光雷达广泛应用于测绘、气象监测、安全、无人驾驶等领域。

激光雷达是传统雷达技术和现代激光技术的结合。其基本原理是:将探测信号(激光束)发射到待测目标，然后测量反射或散射信号的到达时间、强度等参数，以确定目标的距离、方向、运动状态和表面光学特性。

激光雷达的发展现状

搜索谷歌学者的“激光雷达”，我们可以看到这些年发表的学术论文的数量。我们可以发现，在2007年至2016年的十年间，有关激光雷达研究的论文逐渐增多，但趋势正在放缓。

再看另一组数据，通过搜索谷歌专利中“激光雷达”的专利申请数，我们发现激光雷达的专利申请数从2007年到2016年呈指数增长。

通过比较这两组数据，我们可以看到一个趋势:激光雷达已逐渐从实验室走向工业，工业研究人员也将注意力集中在开发适合实际生产和应用的激光雷达产品上。

因此，激光雷达的市场趋势正在加速，具有巨大的技术和商业价值。

以无人驾驶领域为例，根据国外研究机构的分析和预测，2015年全球汽车激光雷达市场规模约为6200万美元，预计2020年将达到2.7亿美元左右，2016年至2020年将以34%的复合年增长率增长。

激光雷达的工作原理

激光雷达是在微波雷达技术基础上发展起来的一种以激光为辐射源的雷达。工作原理和结构有许多相似之处，如相同的工作原理(探测回波信号)、相同的基本结构(包括发射、接收和处理)和信号处理(基本遵循微波雷达的成熟技术)。

激光雷达与微波雷达的区别在于前者的工作频段由射频频段变为光频段，微波天线由光学望远镜代替，光信号由光电探测器转换成电信号进行处理。

*激光雷达技术指标

激光雷达系统由四个基本单元组成:

发射单元:激光和发射光学系统；

接收单元:接收光学系统、滤光器和光电探测器；

控制单元:控制器和逻辑电路；

信号处理单元:信号处理、数字校准和输出；

激光雷达的关键技术

激光雷达结合了激光、大气光学、雷达、光机电一体化和信号处理技术。梅嘉伟总结了激光雷达需要突破的关键技术(如下所示)。

.....(未完成，详情请点击第三期《未来汽车讲堂》)

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