車載雷射雷達（Lidar）作為自動駕駛技術的核心組件之一，逐漸成為汽車工業的標準配備。 其透過雷射脈衝測量周圍環境的距離和形狀，提供高精度的三維環境感知能力。 本文將重點放在車載激光雷達的類型、工作原理及其在自動駕駛中的關鍵應用。
車載激光雷達的類型
機械旋轉雷達：這是最早也是最常見的車載雷射雷達類型。 機械旋轉雷達透過旋轉一個或多個雷射發射器和接收器來掃描周圍環境。 儘管這種雷達的分辨率和探測距離較高，但其機械部件易損耗，影響其可靠性和耐用性。
固態雷達：固態雷達沒有機械旋轉零件，通常採用MEMS（微機電系統）或OPA（光學相控陣）技術。 固態雷達具有更高的可靠性和較小的體積，適合在嚴苛的汽車環境中長期使用。
混合固態雷達：混合固態雷達結合了機械和固態技術的優勢，部分採用機械旋轉以覆蓋廣闊視野，同時利用固態技術提高解析度和偵測精度。 這種雷達在平衡性能和成本方面具有一定優勢。
車載激光雷達的工作原理
車載雷射雷達透過發射雷射脈衝並測量其返回時間來確定物體的距離。 這個過程涉及以下幾個步驟：
雷射發射：雷達發射器發射出雷射脈衝。
雷射反射：雷射脈衝遇到障礙物反射回來。
訊號接收：雷達接收器可捕捉反射回來的雷射訊號。
時間測量：透過測量雷射脈衝從發射到接收的時間差，計算出物體的距離。
這個過程在極短的時間內重複進行，使車載激光雷達能夠即時建立高解析度的三維環境地圖。
車載激光雷達的應用
環境感知：車載激光雷達在自動駕駛系統中用於即時感知周圍環境，產生高精度的三維地圖。 它能夠偵測車輛周圍的障礙物、行人、其他車輛以及道路特徵，提供關鍵數據支援自動駕駛決策。
路徑規劃：透過即時環境感知，車載雷射雷達幫助自動駕駛系統進行路徑規劃，選擇最安全、最有效的行駛路線，避免碰撞和障礙物。
自主導航：車載雷射雷達與GPS、IMU（慣性測量單元）等其他感測器結合，支援車輛在複雜環境中的自主導航。 即使在GPS訊號不穩定的區域，雷達也能提供可靠的定位資訊。
碰撞避免：自動駕駛系統利用車載雷射雷達即時監測車輛周圍的動態環境，提前識別潛在的碰撞風險，並採取煞車或轉向等避障措施，確保行車安全。
高精度停車：車載雷射雷達在輔助停車系統中也扮演重要角色。 透過精確測量周圍障礙物的位置，雷達幫助車輛實現自動停車，提高泊車效率和安全性。
車載激光雷達的未來發展
隨著技術的不斷進步，車載激光雷達的性能和成本將進一步優化。 未來，雷達的分辨率、探測距離和環境適應性將不斷提高，同時成本降低，使其在更多車型上廣泛應用。 此外，車載雷射雷達與其他感測器的融合，將提升自動駕駛系統的整體性能，為全面自動駕駛奠定堅實基礎。
車載激光雷達作為自動駕駛技術的關鍵感測器，正在快速發展並廣泛應用於各種車輛。 透過提供高精度的環境感知和即時數據支持，車載激光雷達在實現安全、高效和智慧的自動駕駛中發揮著不可替代的作用。 隨著技術的進步和成本的降低，車載雷射雷達的應用前景將更加廣闊，推動汽車工業邁向智慧化新時代。