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如何解决工业传感难题，工业激光雷达有多种选择？

2023-06-07 23:18:00

近年来，激光雷达在许多应用领域很受欢迎，激光雷达的技术路径和形状也面临着革命性的变化，从脚踏式到半固态再到全固态，从巨大的体型到AD780AN芯片化和一体化。在工业领域，激光雷达的应用越来越多。

工业激光雷达得益于自动化升级增长

得益于工厂自动化水平的提高，工业雷达的用量逐渐快速增加。另一方面，新基础设施中的智能互动和交通监控也迫切需要高精度传感器件。物流和仓储移动机器人的兴起也是工业雷达市场需求量很大的蓝海市场。

根据YOLE数据，工业激光雷达的市场趋势非常好，复合增长率从2021年到2026年保持在28%。包括工业复合消费在内的新型工业应用领域，从过去的工业到智慧城市，到智能交通，再到最后一公里的仓储物流，都呈上升趋势。

其中，工厂自动化应用增速最大，复合增速达37%。根据艾迈斯欧司朗的分析，激光雷达工业应用下一阶段的市场定位主要体现在激光测距仪、自动引导车、无人机/机器人及其交通监控面板等行业。

不同的工业激光雷达硬件架构

激光雷达的整个系统结构分为四个部分，处理控制部分的ASIC部分承担光学信号处理、发送模块和接收单元认知。除了激光，发射器端还有一个驱动器和一个镜头，形成一个发射器模块。激光测距的原理很简单，所有测距方法都不难。但是这里有很多问题需要处理，比如如何发出这束光，发出什么样的光形，如何解决等等。

所有这些都与激光及其驱动密切相关。大家都知道，激光是激光雷达应用的关键部件，它也与激光雷达的技术路线和市场定位密切相关。EEL和VCSEL激光是目前最主流的选择之一。在测距能力、视角分辨率及其视场尺寸等方面，表现为测距能力。

目前激光雷达也是通过非常高的功率(约100瓦)和非常短的脉冲来实现激光发射的。具体的脉冲网络信号与发送模块中的驱动有关。在10%反射率的情况下，激光雷达可以直接受到硬件构成的影响，检查距离和视场能有多远。

不同的光束扫描方法在视场和距离范围上有不同的表现。目前只有机械旋转激光雷达可以根据旋转镜在视场上达到360°，其它扫描方法的视场范围均为180°以下。旋转激光雷达虽然有很大的视场范围和测距范围，但目前在稳定性和体积成本方面是否还有彻底处理的考验。

相对来说，棱镜扫描和MEMES镜头扫描技术成熟度更高，视场更小，处理抗扰和光学系统有点复杂。固态激光雷达没有旋转部件，视野小但特性高，但距离和分辨率必须均衡。

EEL是一种非常理想的光源，在棱镜扫描和MEMES扫描的激光雷达系统中，它涵盖了各种长、中、短距离的应用。VCSEL或EEL是根据距离规定在全区域闪光模式下的固态激光雷达。在区域控制等固态激光雷达的应用中，VCSEL的多亮孔特性可以充分利用，完成1D/2D操作。

一般来说，根据应用领域的需要，扫描方法需要在视场、图像分辨率和成本之间进行平衡，从单线机械旋转、多段机械卸载到MEMS再到全固态，这样扫描方法的选择才更有针对性。

测距方法的选择也非常多样，TOF的优点是综合成本非常划算；FMCM的优点是远距离感知效果拔群，抗干扰性强；DTOF技术成熟度高，综合成本和特点明显，也是市场的核心解决方案。

总结

随着像素密度越来越高，体积越来越小，激光雷达工业应用传感器的比例也会越来越大。随着应用数量的增加，激光雷达的性能优势将继续保持，成本水平将进一步下降。很多传感视觉传感器无法覆盖工业认知应用，现在很多都是通过激光雷达解决认知问题。