激光雷達系統和汽車–傳感器應滿足的要求

　　Marc Schillgalies博士，2019年5月

　　研究和工業逐漸接近自動駕駛的夢想。激光雷達系統是汽車的基本組成部分，越來越少地依賴駕駛員的主動控制。在此博客中，我們總結了此類系統如今已承擔的功能，以及傳感器特別發揮的作用。

　　激光雷達（光檢測和測距）技術構成了有效的駕駛員輔助系統的基礎，例如自適應巡航控制，碰撞預警系統，車道變更助手和盲點警報。即使激光雷達與雷達有關，它也使用激光束而不是無線電波來測量速度和距離。憑借其極高的角度和距離分辨率，激光雷達系統取代了傳統的雷達和攝像頭系統。通過軟件，可以創建車輛周圍區域的非常精確的模型。這不僅可以檢測道路使用者（例如其他四輪或兩輪車輛和行人），還可以提供有關道路標記，標志和其他交通設施（例如障礙物或交通信號燈）的信息。

　　激光雷達系統要滿足的要求

　　這種測量系統必須滿足哪些汽車和移動性要求？尤其是，使用的傳感器需要克服哪些挑戰？

　　監視周圍區域：高速行駛的車輛尤其需要極為廣闊的“視野”，盡可能有效的預測系統和極為快速且可靠的檢測系統。

　　阻力：所使用的傳感器必須能夠承受各種環境影響，所有天氣條件以及風速。

　　符合性：電子系統必須自然地符合通常的行業要求，并且所使用的傳感器必須適合所使用的傳感器系統的整體設計。

　　成本效益：有很多可能，但是在財務上可行的框架內無法實現所有目標。開發激光雷達系統的人還需要關注成本，并尋找一種既具有100％可靠性又具有成本效益的解決方案。

　　哪種系統符合最大安全性和彈性的要求？對于在高速行駛的車輛，最好的激光探測系統是可探測距離最大為300米的物體的遠程激光雷達系統。各種傳感器解決方案可用于汽車領域。

　　FS-Grafik感應傳感器

　　激光雷達掃描儀在行動

　　必不可少的：可靠的傳感器

　　任何激光雷達系統的核心都是其傳感器。每種傳感器技術都有其自身的優缺點。這是一個緊湊的概述：

　　硅PIN光電二極管

　　這些基于硅的探測器由三種同名的半導體類型組成：P型，本征型，N型。

　　+動態范圍很廣，相對便宜

　　-落后于現代激光雷達系統所需的良好信噪性能；不太快

　　硅光電倍增管（SiPM）和單光子雪崩二極管（SPAD）

　　這些探測器最初是為科學和醫學環境中的小規模應用而開發的，正逐漸侵入激光雷達。

　　-過度轉向的危險；不利的信噪比；對溫度非常敏感

　　+良好的放大器特性；很快;與CMOS芯片兼容

　　砷化銦鎵光電二極管（InGaAs）

　　無需使用普通芯片即可進行管理的技術。 InGaAs在激光雷達世界中仍然相對較新。它們通常用于電信行業的小型光纖網絡中。

　　+測量長距離；光譜范圍廣

　　-溫度敏感；制造復雜且昂貴

　　雪崩光電二極管（APD）

　　APD通過工業和軍事技術走向成熟，現在已成為大多數涉及自動駕駛車輛的標準功能。

　　+高靈敏度；最佳信噪比；快的;便宜的

　　-與CMOS技術不兼容

　　如何選擇最佳傳感器

　　沒有激光雷達，任何駕駛員輔助系統都無法生存。傳感器反過來在該技術中扮演著隱藏的主要角色，沒有它們，自動駕駛將是不可想象的。如果不使用激光束，將無法安全地測量物體的距離和速度。

　　如何找到適合您的激光雷達應用領域的最佳傳感器系統？制造商在汽車領域的經驗和資格又如何呢？您可以建立哪些支持服務？可以定制檢測器以滿足您的需求和要求嗎？

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