轉(zhuǎn)鏡與振鏡：車載激光雷達(dá)中的掃描技術(shù)探索

在快速發(fā)展的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，車載激光雷達(dá)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(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(dá)中發(fā)揮著重要作用。

（圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

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

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(gè)多邊形柱體，側(cè)面鍍有反射層，當(dāng)轉(zhuǎn)鏡在電機(jī)帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，一束光入射到轉(zhuǎn)動(dòng)的鏡面上，反射光會(huì)掃出一條亮線，如果再加上一個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡將不同時(shí)間反射的亮線分開(kāi)，就會(huì)形成一個(gè)光柵。

在車載激光雷達(dá)中，轉(zhuǎn)鏡通常被安裝于雷達(dá)的一側(cè)，與激光的發(fā)射和接收裝置相對(duì)獨(dú)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(dá)的顯著優(yōu)勢(shì)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(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證和優(yōu)化，其在制造和供應(yīng)鏈方面相對(duì)成熟。

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

轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)的特點(diǎn)

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(guò)轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)掃描，因此結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。

體積?。河捎谵D(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)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(duì)成熟，因此成本較低。

易過(guò)車規(guī)：轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)在設(shè)計(jì)和制造上更容易滿足車規(guī)級(jí)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(hào)驅(qū)動(dòng)的。振鏡通過(guò)改變角度和頻率，可以對(duì)光線進(jìn)行干涉和調(diào)整。振鏡的工作原理類似于檢流計(jì)（安培表），當(dāng)檢流計(jì)中有電流時(shí)，指針會(huì)向特定的方向偏轉(zhuǎn)。如果把指針改成一個(gè)反射鏡片，就構(gòu)成了一個(gè)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(dòng)機(jī)或壓電致動(dòng)器驅(qū)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(shè)計(jì)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(chǎng)景的需求。

在車載激光雷達(dá)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(dá)能夠提供更高的空間分辨率和測(cè)量精度。這對(duì)于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)樗枰獪?zhǔn)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(dá)能夠根據(jù)不同的駕駛場(chǎng)景和需求進(jìn)行動(dòng)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(dá)的特點(diǎn)

掃描模式多樣：振鏡可以實(shí)現(xiàn)多種掃描模式，從而適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和探測(cè)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(dá)的掃描頻率和數(shù)據(jù)更新速率，有助于實(shí)現(xiàn)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(dá)的空間分辨率和測(cè)量精度。

三、轉(zhuǎn)鏡與振鏡在車載激光雷達(dá)中的表現(xiàn)

視場(chǎng)覆蓋與分辨率：

轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)通過(guò)旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)鏡的形狀、大小和旋轉(zhuǎn)速度。

振鏡式激光雷達(dá)則通過(guò)控制反射鏡的角度來(lái)實(shí)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(dòng)方式和控制算法。

成本與供應(yīng)鏈：

轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)在制造和供應(yīng)鏈方面相對(duì)成熟，因此成本較低。此外，由于轉(zhuǎn)鏡方案已經(jīng)經(jīng)過(guò)了批量上車驗(yàn)證，因此在供應(yīng)鏈方面也更加穩(wěn)定。

振鏡式激光雷達(dá)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(jí)認(rèn)證：

轉(zhuǎn)鏡式激光雷達(dá)在設(shè)計(jì)和制造上更容易滿足車規(guī)級(jí)要求，因此更容易獲得相關(guān)認(rèn)證。

振鏡式激光雷達(dá)在獲得車規(guī)級(jí)認(rèn)證方面可能需要更多的努力和時(shí)間。

在實(shí)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(chǎng)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(dá)可能更為合適；而在需要高精度測(cè)量和復(fù)雜掃描模式的復(fù)雜駕駛場(chǎng)景中，振鏡式激光雷達(dá)則更具優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，轉(zhuǎn)鏡與振鏡作為車載激光雷達(dá)中的兩種關(guān)鍵掃描技術(shù)，各自具有獨(dú)特的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在未來(lái)的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，隨著技術(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(tǒng)發(fā)展的重要力量。