如前文所述，激光雷達(dá)（LiDAR）是由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)三部分組成，他的運(yùn)作機(jī)理跟雷達(dá)類似，就是激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，然后接收器接收到反射回來(lái)的光脈沖，根據(jù)信息處理系統(tǒng)運(yùn)用一系列算法得出目標(biāo)的位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和形狀等等。他跟雷達(dá)（毫米波雷達(dá)Radar）本質(zhì)是類似的，只是使用的是激光。

雷達(dá)（Radar）一詞是英文“Radio Detection & Ranging”的縮寫，它與激光雷達(dá)的區(qū)別是其能量源的不同。就像其名字所表明的一樣，雷達(dá)是一種使用無(wú)線電作為其能量源的傳感器，主要用于探測(cè)目標(biāo)物體是否存在并確定其距離，有時(shí)也要確定目標(biāo)的角度位置。激光雷達(dá)(LIDAR)是Light Detection & Ranging的縮寫，是激光探測(cè)及測(cè)距的簡(jiǎn)稱，它是一種激光器作為輻射源的雷達(dá)，是激光技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

激光雷達(dá)掃描獲取信息的原理如下圖:

    圖中的矩形就是機(jī)械式激光雷達(dá)，右側(cè)的箭頭則代表發(fā)射出去的激光，激光雷達(dá)不斷的旋轉(zhuǎn)就能對(duì)著周圍環(huán)境發(fā)射出全方位的激光，發(fā)射出去的激光線束越多，理論上返回的數(shù)據(jù)就越多，而我們前文普通所謂的4線，8線，16線，64線指的就是一個(gè)激光雷達(dá)發(fā)射出去的激光線數(shù)。

目前激光雷達(dá)產(chǎn)品參數(shù)包括四個(gè)方面：測(cè)量距離、測(cè)量精度、角度分辨率以及激光單點(diǎn)發(fā)射速度。其中測(cè)量距離則反映了激光雷達(dá)的應(yīng)用場(chǎng)景，測(cè)量精度反映的是測(cè)量的精準(zhǔn)度，單點(diǎn)發(fā)射速度越快，則接收到的信息數(shù)據(jù)就越多，構(gòu)造的3D場(chǎng)景更為精細(xì)。不過(guò)我認(rèn)為目前的技術(shù)核心在于角度分辨率。

角度分辨率包括水平分辨率和垂直分辨率，目前技術(shù)上水平可視角度都是360度可視，因?yàn)樗绞怯呻姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以水平可視角度較高，且主流的廠商水平分辨率都在0.1度。而目前主要的問(wèn)題在于垂直分辨率.

垂直分辨率是與發(fā)射器幾何大小相關(guān)，也與其排布有關(guān)系，就是相鄰兩個(gè)發(fā)射器間隔做得越小，垂直分辨率也就會(huì)越小?？梢钥闯鰜?lái)，線束的增加主要還是為了對(duì)同一物體描述得更加充分。如果是不通過(guò)減少垂直分辨率的方式來(lái)增加線束，其實(shí)意義不大。

如何去提高垂直分辨率？目前業(yè)界就是通過(guò)改變激光發(fā)射器和接收器的排布方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：排得越密，垂直分辨率就可以做得很小。另一方面就是通過(guò)多個(gè) 16 線激光雷達(dá)耦合的方式，在不增加單個(gè)激光雷達(dá)垂直分辨率的情況下同樣達(dá)到。

第一種方法，如果在不增加垂直可視范圍情況下增加線束，是有一定天花板的。因?yàn)榧す獍l(fā)射器的幾何大小很難進(jìn)一步再縮小，比如說(shuō)做到垂直 1 度的分辨率，如果想做到 0.1 度，幾乎不可能。

第二種方法，多傳感器耦合，即多個(gè)激光雷達(dá)耦合，因?yàn)樗皇菃我划a(chǎn)品，那么對(duì)往后的校準(zhǔn)將會(huì)有很高的要求。

所以為了解決垂直分辨率的問(wèn)題，目前業(yè)內(nèi)采用的是兩種方法：

1.    混合固態(tài)；

2.    全固態(tài)；

關(guān)于混合固態(tài)激光雷達(dá)，業(yè)界一般將對(duì)采用半導(dǎo)體“微動(dòng)”器件——MEMS掃描鏡（代替宏觀機(jī)械式掃描器，MEMS指的是微機(jī)電系統(tǒng)）在微觀尺度上實(shí)現(xiàn)LiDAR發(fā)射端的激光掃描方式，定義為“混合固態(tài)”。但是機(jī)械式激光雷達(dá)的主流廠商Velodyne也將激光發(fā)射器和接收器固定，也就是固定了驅(qū)動(dòng)和探測(cè)組件，但掃描系統(tǒng)是機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)式的激光雷達(dá)定義為混合固態(tài)激光雷達(dá)。由于一體化固定了的驅(qū)動(dòng)和探測(cè)組件，也能實(shí)現(xiàn)成本降低和體型縮小，同時(shí)考慮到32線和16線在混合固態(tài)下的應(yīng)用效果也不差，所以會(huì)采用降維的方式來(lái)降低成本，目前Velodyne旗下的PUCK就采用的是16線，目前售價(jià)為8000美金。目前采用這種所謂混合固態(tài)的方法的企業(yè)有velodyne和waymo，國(guó)內(nèi)也有一家企業(yè)速騰聚創(chuàng)采用了混合固態(tài)的MEMS微鏡技術(shù)設(shè)計(jì)激光雷達(dá)。

全固態(tài)的方法則是技術(shù)上的一種革新，類似于固態(tài)硬盤對(duì)機(jī)械硬盤的超越。目前比較成熟的固態(tài)技術(shù)只有Quanergy擁有，在CES上展出了和德爾福合作制造的S3，固態(tài)激光雷達(dá)的原理類似于相控陣?yán)走_(dá)，不需要機(jī)械旋轉(zhuǎn)，它通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)射器控制陣列的激光相位來(lái)改變發(fā)射激光的角度，進(jìn)而使用電子控制的方式就可以實(shí)現(xiàn)不同視角的掃描。其他全固態(tài)激光雷達(dá)還有調(diào)頻連續(xù)波LiDAR，F(xiàn)lash泛光面陣式LiDAR等。具體的技術(shù)特性，后面我們介紹全固態(tài)雷達(dá)的時(shí)候，會(huì)做詳細(xì)介紹。

簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是固態(tài)技術(shù)采用了半導(dǎo)體材料作為激光發(fā)射器，通過(guò)控制發(fā)射器的陣列從而實(shí)現(xiàn)不旋轉(zhuǎn)發(fā)射器就能發(fā)射出全方位的激光，Quanergy表示其旗下的固態(tài)激光雷達(dá)沒(méi)有任何可以移動(dòng)的零部件。

凡事都有利弊，固態(tài)技術(shù)利用了相控陣列激光轉(zhuǎn)向技術(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鏡子，減少了光學(xué)鏡片，從根源上降低了激光雷達(dá)的成本（主要成本在光學(xué)鏡片）但是其垂直區(qū)域就比較小，使得測(cè)繪的點(diǎn)云數(shù)據(jù)偏少，垂直分辨率低。優(yōu)點(diǎn)在于體型較小，使用的光學(xué)原件少，成本低。

綜上，我認(rèn)為激光雷達(dá)的固態(tài)和混合固態(tài)技術(shù)有點(diǎn)像固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤的競(jìng)爭(zhēng)，兩者采用了截然不同的技術(shù)模式，一個(gè)是對(duì)傳統(tǒng)激光雷達(dá)的顛覆，一個(gè)是對(duì)傳統(tǒng)激光雷達(dá)的改進(jìn)。不過(guò)我也認(rèn)為這不只是一種簡(jiǎn)單的類似，相對(duì)于當(dāng)初硬盤的變革，目前激光雷達(dá)行業(yè)中兩者都處于同一起跑線，并沒(méi)有堆積的庫(kù)存會(huì)影響企業(yè)的決策，一旦固態(tài)技術(shù)又有了新的變革，采用混合固態(tài)的企業(yè)可能就會(huì)考慮轉(zhuǎn)型。

目前兩種方向都能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化，只是固態(tài)激光雷達(dá)的小型化前景好過(guò)混合固態(tài)（畢竟光學(xué)原件的體積縮小是有限度的）并且未來(lái)如果實(shí)現(xiàn)足夠的小型化，激光雷達(dá)的應(yīng)用不僅會(huì)在無(wú)人駕駛上，可能會(huì)應(yīng)用到其他領(lǐng)域，所以上我們還是認(rèn)為全固態(tài)激光雷達(dá)是未來(lái)發(fā)展的重要方向。