隨著自動駕駛汽車與智能化工業(yè)機器人應用從想象逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實，汽車和工業(yè)廠商開始尋求新的環(huán)境感知解決方案，力圖讓這些機器能夠實現(xiàn)自動導航，激光雷達（Light Detection and Ranging，LiDAR）便是該領域發(fā)展最快的技術之一。隨著其越來越成熟和可靠，應用范圍也變得更加廣泛，在安防監(jiān)控、工業(yè)自動化、土木建筑等領域同樣呈現(xiàn)了巨大的市場想象力，而ADI公司的高性能激光雷達相關產品系列則可以助力這些想象一一落地。

高分辨率深度感知檢測，激光雷達如何凸顯優(yōu)勢？

眾所周知，傳統(tǒng)雷達以微波作為載波，通過發(fā)射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標的距離、速度、方位、高度等信息，激光雷達（LiDAR）則利用激光器作為發(fā)射光源，通過發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)，是激光技術與現(xiàn)代光電探測技術結合的先進探測方式。

就汽車自動駕駛應用為例，采用激光雷達解決方案與車前車后各部署毫米波雷達和用于ADAS功能的攝像頭相較各有優(yōu)勢。準確的環(huán)境感知和精確的定位是自動駕駛汽車在復雜動態(tài)環(huán)境中能夠進行可靠導航，信息決策以及安全駕駛的關鍵，這兩個任務需要獲取和處理真實環(huán)境中的高度準確且信息豐富的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)上，相機捕獲的圖像數(shù)據(jù)能夠提供二維語義和紋理信息，且低成本和高效率，是感知任務中最常用的數(shù)據(jù)之一，但是圖像數(shù)據(jù)缺少三維地理信息。雷達適合遠距離檢測和跟蹤，激光雷達則提供更高的角分辨率，可以識別對象并對其進行分類。換句話說，雷達適合檢測對象是否存在，激光雷達則能夠在雷達檢測到對象的基礎上提供關于該對象的具體信息。因此，由激光雷達收集的密集的、準確的、具有三維地理信息的點云數(shù)據(jù)也應用于感知任務中。此外，激光雷達對照明條件的變化不敏感，可以在白天和夜晚工作，即使有強光和陰影干擾。

激光雷達則提供更高的角分辨率，可以識別對象并對其進行分類

雖說雷達、攝像頭和激光雷達、定位導航傳感器三者兼?zhèn)涫亲詣玉{駛最理想的解決方案，但業(yè)界有試驗證明，激光雷達已完全具備“獨自作戰(zhàn)”的能力，即便在沒有車燈照明的情況下也能正常工作。不過，集成在測試車輛上的傳統(tǒng)激光雷達系統(tǒng)價格高昂，目前多出現(xiàn)在高端豪華零售汽車中。據(jù)悉，ADI公司在真正非機械式且經濟高效的激光雷達技術上進行了大量投資，以促進汽車激光雷達系統(tǒng)的采納成為主流，并使汽車供應商和OEM能夠在客車中部署基于激光雷達的ADAS和自動駕駛應用。ADI公司擁有豐富的高性能信號鏈和電源管理元件，可用于構建幾乎任何激光雷達系統(tǒng)，這些產品適用于脈沖或FMCW/連續(xù)波系統(tǒng)，以及構建在900 nm至1500 nm波長范圍內的系統(tǒng)。

滿足個性化需求的激光雷達系統(tǒng)設計參考

對于設備集成商而言，除了成本限制外，設計激光雷達系統(tǒng)時也會面臨一些技術挑戰(zhàn)，包括SNR最大化、最小可檢測要求、視場以及航位推測等，處理這些系統(tǒng)的功耗和散熱同樣是不小的挑戰(zhàn)。此外，客戶在開發(fā)自己的激光雷達時，系統(tǒng)設計中會存一些不同之處：接收和發(fā)送光學器件、激光器的數(shù)量和方向、激光發(fā)射模式、激光束控制，以及光接收元件的數(shù)量。

不管做出什么選擇，在接收信號鏈和激光器驅動信號要求方面，所有傳感器都高度相似。基于該假設，ADI公司設計出模塊化激光雷達原型制作平臺AD-FMCLiDAR1-EBZ，讓客戶能夠使用他們自己的硬件輕松配置或更換器件。該平臺根據(jù)特定的應用要求設計，但仍可以用作整個系統(tǒng)。AD-FMCLiDAR1-EBZ 是ADI經過實踐檢驗的1D非掃描激光雷達開發(fā)模塊硬件平臺，可以靈活地滿足個性化設計需求，縮短產品上市時間，并降低激光雷達開發(fā)的復雜性。它包括可在客戶設計中集成的開源軟件框架以及Matlab和Python的包裝器。

作為高性能的激光雷達原型制作平臺，AD-FMCLiDAR1-EBZ也是905 nm脈沖dToF激光雷達開發(fā)套件。這個參考設計中選用的組件主要是針對長距離脈沖激光雷達應用。該系統(tǒng)采用905 nm激光源，由高速、雙通道4A MOSFET ADP3634驅動。它還包括由可編程電源 LT8331供電（用于生成APD電源電壓）的First Sensor公司的16通道APD陣列。包括多個低噪聲、高帶寬的4通道LTC6561 TIA，一個AD9094 AD9094 1 GSPS、8位ADC，其在通道上的功耗最低，為每通道435 mW。

激光雷達技術多樣化場景應用探討

事實上，除了在自動駕駛應用領域開始導入激光雷達技術外，激光雷達在地理測量中的應用已經有一段時間，其可以快速精準地獲取研究對象三維空間結構參數(shù)、表面信息（回波波形、紋理、反射強度，反射系數(shù)、粗糙度等），也是唯一能測定森林覆蓋區(qū)的可靠技術，在未來的勘探測繪應用前景同樣廣泛。

在修造建筑物時，激光雷達可用于實時監(jiān)視施工進度，將這些測量結果與當前原理圖進行比較，并允許更新這些原理圖。它解決了精度、位置、圖像及其他點云數(shù)據(jù)方面的困擾，能夠在密度和精準度上為整個建筑物生成更加直觀的3D模型，還可以對現(xiàn)有結構進行掃描，以更好地了解隨時間變化建筑進度的完整性，使我們能夠更適當?shù)卦u估翻新或重建的需求。

工廠和倉庫區(qū)都屬于危險之地，激光雷達則可幫助機械臂和移動機器人（AGV）等運動部件測量系統(tǒng)到所關注物體的距離，改變路線以避免碰撞，甚至可在檢測到安全隱患時關機。在叉車等自動駕駛應用中，同樣可以使用 LiDAR 解決方案設置安全幕。而在長途卡車運輸和運載車輛中，甚至可以將激光雷達用進行裝貨量的估算等。

十年前，激光雷達還只是光成像測距和檢測的縮寫，現(xiàn)在它已不僅僅是下一代汽車技術的代名詞，未來也將逐漸走向主流化，在工業(yè)自動化、地圖繪制、土木建筑，VR/AR游戲等更多領域落地開花。

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