接收信號(hào)光功率和量子效率信噪比
發(fā)布時(shí)間:2020/11/9 23:47:16 訪問(wèn)次數(shù):1030
要提高信噪比,最簡(jiǎn)單有效的方法是提高接收信號(hào)光功率和量子效率。激光雷達(dá)按光學(xué)掃描器目前可以分為三大類,一類是旋轉(zhuǎn)型機(jī)械激光雷達(dá),包括 360 度旋轉(zhuǎn)和反射鏡往復(fù)的 Scala,是目前最常見(jiàn)最成熟的激光雷達(dá)。第二類是 MEMS 激光雷達(dá)。第三類是 Flash 激光雷達(dá),F(xiàn)lash 激光雷達(dá)實(shí)際是 2D/3D 焦平面(FPA)攝像機(jī),也就是手機(jī)和平板領(lǐng)域大量使用的 ToF 相機(jī),兩者完全一樣,只是有效距離差很多。
Flash 激光雷達(dá)全半導(dǎo)體構(gòu)成,與目前傳統(tǒng)攝像頭幾乎沒(méi)有差別,因此前途遠(yuǎn)大,但近期內(nèi)落地較難,因?yàn)槟壳?VCSEL 的效率和指向性,讓 Flash 激光雷達(dá)有效距離和分辨率都不及前兩類,順便要說(shuō)一下,前兩類激光雷達(dá)輸出的是點(diǎn)云,F(xiàn)lash 激光雷達(dá)輸出的是 3D 圖像,當(dāng)然也可以輸出點(diǎn)云。目前高性能 Flash 激光雷達(dá)主要是 IBEO 和 OUSTER。都對(duì) Beam 做了調(diào)整,不是單一 Beam 而是 Multi-Beam。
MEMS 是目前最快落地的方案,和機(jī)械激光雷達(dá)相比,其優(yōu)勢(shì)有三,首先 MEMS 微振鏡幫助激光雷達(dá)擺脫了笨重的馬達(dá)、多棱鏡等機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置,毫米級(jí)尺寸的微振鏡大大減少了激光雷達(dá)的尺寸,提高了可靠性。
MEMS 微振鏡的引入可以減少激光器和探測(cè)器數(shù)量,極大地降低成本。傳統(tǒng)的機(jī)械式激光雷達(dá)要實(shí)現(xiàn)多少線束,就需要多少組發(fā)射模塊與接收模塊。而采用二維 MEMS 微振鏡,僅需要一束激光光源,通過(guò)一面 MEMS 微振鏡來(lái)反射激光器的光束,兩者采用微秒級(jí)的頻率協(xié)同工作,通過(guò)探測(cè)器接收后達(dá)到對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行 3D 掃描的目的。
如果采用進(jìn)口的激光器(典型的如 Excelitas 的 LD)和探測(cè)器(典型的如濱松的 PD),1K 數(shù)量下每線激光雷達(dá)的成本大約 200 美元,國(guó)產(chǎn)如常用的長(zhǎng)春光機(jī)所激光器價(jià)格能低一些。MEMS 理論上可以做到其 1/16 的成本。
分辨率MEMS 振鏡可以精確控制偏轉(zhuǎn)角度,而不像機(jī)械激光雷達(dá)那樣只能調(diào)整馬達(dá)轉(zhuǎn)速。像 Velodyne 的 Velarray 每秒單次回波點(diǎn)達(dá) 200 萬(wàn)個(gè),而 Velodyne 的 128 線激光雷達(dá)也不過(guò) 240 萬(wàn)個(gè),Velarray 幾乎相當(dāng)于 106 線機(jī)械激光雷達(dá)。
缺點(diǎn)就是信噪比和有效距離及 FOV 太窄。因?yàn)?MEMS 只用一組發(fā)射激光和接收裝置,那么信號(hào)光功率必定遠(yuǎn)低于機(jī)械激光雷達(dá)。
掃描系統(tǒng)分辨率由鏡面尺寸與最大偏轉(zhuǎn)角度的乘積共同決定,鏡面尺寸與偏轉(zhuǎn)角度是矛盾的,鏡面尺寸越大,偏轉(zhuǎn)角度就越小。而鏡面尺寸越大,分辨率就越高。最后 MEMS 振鏡的成本和尺寸也是正比,目前 MEMS 振鏡最大尺寸是 Mirrorcle,可達(dá) 7.5 毫米,售價(jià)高達(dá) 1199 美元。速騰投資的希景科技開(kāi)發(fā)的 MEMS 微振鏡鏡面直徑為 5mm,已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段;禾賽科技的 PandarGT 3.0 中用到的 MEMS 微振鏡則是由自研團(tuán)隊(duì)提供。
(素材來(lái)源:eccn和ttic.如涉版權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。特別感謝)
要提高信噪比,最簡(jiǎn)單有效的方法是提高接收信號(hào)光功率和量子效率。激光雷達(dá)按光學(xué)掃描器目前可以分為三大類,一類是旋轉(zhuǎn)型機(jī)械激光雷達(dá),包括 360 度旋轉(zhuǎn)和反射鏡往復(fù)的 Scala,是目前最常見(jiàn)最成熟的激光雷達(dá)。第二類是 MEMS 激光雷達(dá)。第三類是 Flash 激光雷達(dá),F(xiàn)lash 激光雷達(dá)實(shí)際是 2D/3D 焦平面(FPA)攝像機(jī),也就是手機(jī)和平板領(lǐng)域大量使用的 ToF 相機(jī),兩者完全一樣,只是有效距離差很多。
Flash 激光雷達(dá)全半導(dǎo)體構(gòu)成,與目前傳統(tǒng)攝像頭幾乎沒(méi)有差別,因此前途遠(yuǎn)大,但近期內(nèi)落地較難,因?yàn)槟壳?VCSEL 的效率和指向性,讓 Flash 激光雷達(dá)有效距離和分辨率都不及前兩類,順便要說(shuō)一下,前兩類激光雷達(dá)輸出的是點(diǎn)云,F(xiàn)lash 激光雷達(dá)輸出的是 3D 圖像,當(dāng)然也可以輸出點(diǎn)云。目前高性能 Flash 激光雷達(dá)主要是 IBEO 和 OUSTER。都對(duì) Beam 做了調(diào)整,不是單一 Beam 而是 Multi-Beam。
MEMS 是目前最快落地的方案,和機(jī)械激光雷達(dá)相比,其優(yōu)勢(shì)有三,首先 MEMS 微振鏡幫助激光雷達(dá)擺脫了笨重的馬達(dá)、多棱鏡等機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置,毫米級(jí)尺寸的微振鏡大大減少了激光雷達(dá)的尺寸,提高了可靠性。
MEMS 微振鏡的引入可以減少激光器和探測(cè)器數(shù)量,極大地降低成本。傳統(tǒng)的機(jī)械式激光雷達(dá)要實(shí)現(xiàn)多少線束,就需要多少組發(fā)射模塊與接收模塊。而采用二維 MEMS 微振鏡,僅需要一束激光光源,通過(guò)一面 MEMS 微振鏡來(lái)反射激光器的光束,兩者采用微秒級(jí)的頻率協(xié)同工作,通過(guò)探測(cè)器接收后達(dá)到對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行 3D 掃描的目的。
如果采用進(jìn)口的激光器(典型的如 Excelitas 的 LD)和探測(cè)器(典型的如濱松的 PD),1K 數(shù)量下每線激光雷達(dá)的成本大約 200 美元,國(guó)產(chǎn)如常用的長(zhǎng)春光機(jī)所激光器價(jià)格能低一些。MEMS 理論上可以做到其 1/16 的成本。
分辨率MEMS 振鏡可以精確控制偏轉(zhuǎn)角度,而不像機(jī)械激光雷達(dá)那樣只能調(diào)整馬達(dá)轉(zhuǎn)速。像 Velodyne 的 Velarray 每秒單次回波點(diǎn)達(dá) 200 萬(wàn)個(gè),而 Velodyne 的 128 線激光雷達(dá)也不過(guò) 240 萬(wàn)個(gè),Velarray 幾乎相當(dāng)于 106 線機(jī)械激光雷達(dá)。
缺點(diǎn)就是信噪比和有效距離及 FOV 太窄。因?yàn)?MEMS 只用一組發(fā)射激光和接收裝置,那么信號(hào)光功率必定遠(yuǎn)低于機(jī)械激光雷達(dá)。
掃描系統(tǒng)分辨率由鏡面尺寸與最大偏轉(zhuǎn)角度的乘積共同決定,鏡面尺寸與偏轉(zhuǎn)角度是矛盾的,鏡面尺寸越大,偏轉(zhuǎn)角度就越小。而鏡面尺寸越大,分辨率就越高。最后 MEMS 振鏡的成本和尺寸也是正比,目前 MEMS 振鏡最大尺寸是 Mirrorcle,可達(dá) 7.5 毫米,售價(jià)高達(dá) 1199 美元。速騰投資的希景科技開(kāi)發(fā)的 MEMS 微振鏡鏡面直徑為 5mm,已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段;禾賽科技的 PandarGT 3.0 中用到的 MEMS 微振鏡則是由自研團(tuán)隊(duì)提供。
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