固态、半固态以及 MEMS、转镜等这些术语，在激光雷达行业都较为熟悉，然而，你是否知晓它们各自的含义呢？
今天，我们就来聊聊激光雷达的不同技术路线。
激光雷达依据扫描方式的差异，可分成机械式这一种（2）；还可分成半固态（即混合固态）这一种（3）；以及可分成固态这一种（4）。
其中，半固态激光雷达有两种比较常见的方案，分别是一维扫描和二维扫描。固态激光雷达主要有两种主流技术路线，即 OPA（相控阵）和 Flash（泛光面阵式）。
机械式 360° 全方位感知
收发 + 360° 扫描
从发展历史最悠久的机械式激光雷达开始讲起。这类激光雷达利用电机带动光机结构整体进行 360°旋转。它能够对周遭环境进行全方位的扫描。通过扫描可以形成点云。并且在性能方面达到了最优。
点云为禾赛科技 实测点云
激光雷达有多种技术方案，其中机械式激光雷达是最经典且发展最为成熟的。这种机械式激光雷达常被用于某些方面的测试和迭代。然而，传统分立式设计的机械式雷达存在体积大以及降本空间有限的问题，所以它并不适合车规级量产市场。
激光雷达技术不断发展，分立式的收发模块如今可以通过半导体工艺实现集成。这样做既能够减少元器件的数量，又能降低成本。同时，还使得激光雷达的内部架构变得简单，进而提升了量产的可靠性。
经过芯片化集成的收发模块，再加上 360°旋转的扫描模块，就能够产生一种“新型”的机械式激光雷达。这种机械式激光雷达具有高性能、高可靠性，并且成本更优。未来，它有望进入更广泛的车规级应用领域。
半固态 现阶段量产车的主流方案
收发 + 一维或二维扫描
目前，在量产车领域，主要搭载的是半固态激光雷达。这类激光雷达存在两种类型，分别是一维扫描和二维扫描。它们的相同点在于，都借助内部运动的反射镜来对激光的方向进行改变。具体而言：
二维扫描
这一技术方案又可细分为 MEMS 和二维转镜两种。
其中，MEMS 方案的核心部分是一个处于厘米尺度的振镜。这个振镜通过悬臂梁在横向和纵向这两个轴上进行高速的周期运动。通过这样的运动，能够改变激光的反射方向，进而实现扫描。
MEMS 方案与传统机械式激光雷达相比，简化了扫描结构。通过控制微振镜的偏转角度，能够改变扫描路径。仅需几个激光器，就可以达到等效机械式更多线束激光雷达的覆盖区域和点云密度。
这一方案的技术难点为悬臂梁转动角度存在限制，此限制致使单个振镜所能覆盖的视场角较为狭小，通常需要多台振镜进行拼接，才能够达成大视场角的覆盖效果。而这种拼接方式可能会使点云图像在叠加的边缘处出现不均匀的畸变以及重叠现象，进而加大了后续算法处理的难度。
二维转镜方案由一个在横轴持续旋转的多边形棱镜以及一个可在纵轴摆动的镜子构成。比如，市场上现有的一种二维转镜扫描示意如下：不断旋转的多边形棱镜能够使光源完成水平扫描，与此同时，纵轴摆镜可以对光源的垂直扫描方向进行改变。
这种设计方案下，只需一束光源，就能完成机械式雷达若干光源才能完成的扫描任务。然而，正因为只有一束激光，要保证对三维世界的高清扫描，就需要扫描频率非常高，并且要求的功率也更大，这给扫描器件带来了可靠性方面的挑战。
一维扫描
一维扫描与二维扫描结构不同。它采用的是仅在水平方向上低速转动的反射镜来改变光线方向，从而获得视场角覆盖。并且，一维扫描的稳定性和可靠性更高。
2017 年法雷奥在行业中推出的第一款通过车规验证的激光雷达采用了某一技术方案。此技术方案的局限性表现为扫描线数较少，所以难以实现较高的分辨率。
实际上，这个难题已经被解决了。上一篇轻科普提到，在一维转镜的架构里，线数和激光器数是相等的。如果想要提高线数，就必须要有足够多的激光器。而行业前沿的芯片化技术已经可以在几颗厘米级的芯片上集成 128 组激光收发模块，这完全能够保证高线数和高分辨率。
固态 未来的重要方向
面阵收发 + 无运动部件
其实，机械式和半固态都是收发模块搭配一种做机械运动的扫描模块。只要内部有运动部件，就不能被视为纯固态。并且归根结底，扫描模块只是一个机械部件，属于一种“形式”，而真正决定激光雷达性能的“本质”是其收发模块。
纯固态激光雷达的内部没有任何运动部件。这种类型的激光雷达结构最为简单，集成度也最高。
目前，固态激光雷达主要存在两种技术路线。其一为 OPA 技术路线，其二为 Flash 技术路线。
OPA 的原理在于由多个激光发射单元构成发射阵列，接着通过对发射阵列中各个单元的相位差进行调节，从而改变激光光束的发射角度。
Flash 通过高密度的激光源阵列，如同手电筒一般，能够在短时间内发射出覆盖一片区域的激光。同时，它还利用高灵敏度的接收器来构建三维图像。
禾赛科技 FT120 固态激光雷达
固态激光雷达取消了复杂且高频转动的机械结构。这样一来，它既能降低物料成本，又能降低量产成本。同时，还能提升产品的可靠性、生产效率和一致性。因此，它能够很好地应用于车规级量产领域。
现阶段，固态激光雷达存在不足，其功率密度低，探测距离也短，所以不能作为主激光雷达进行大规模量产使用。然而，固态激光雷达的近距补盲功能可以与半固态激光雷达的远距感知相结合，从而打造出完整的车规级激光雷达解决方案。
总结而言，不同的激光雷达技术路线各有其优势。机械式雷达可对周围环境进行 360°扫描；半固态激光雷达，无论是一维架构还是二维架构，其内部都有运动部件；纯固态激光雷达没有任何运动部件，结构最为简单。
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