“基于MEMS该技术的激光雷达传感器价格较低，但其性能不足以用于自动驾驶车辆。我们经常听到这样的声明。本文将解释我们的传感器如何失效，以及我们如何开发激光雷达MEMS如何为激光雷达找到理想的镜面尺寸并解释其决定性因素。
激光雷达在自动驾驶汽车中的应用必须满足两个基本要求：一方面，它提供高性能，包括远距离和宽视野。另一方面，为了能够生产和安装数百万辆汽车，必须具有可量产性。激光雷达制造商想出了一系列应对这些挑战的方法。机械式激光雷达系统是如今最常用的系统，电机转动从而移动光束偏转单元。虽然机械激光雷达视野广阔(有的可达360)°）它们的机械装置需要定期维护，体积大，重量大，生产成本高。一般来说，机械激光雷达只满足高性能的要求。
另一个应对这些挑战的方法是MEMS（微电子机械系统）技术。该技术由硅制成，具有可扩展的优点：经过多年的应用和测试，相同的部件可以经济高效地大规模生产。
为了使自动驾驶汽车能够高速安全驾驶，他们必须能够看到并感知周围的世界——不仅是在附近，而且在更远的距离。在高速公路上行驶时，这一点尤为重要。由于车辆行驶速度快，必须可靠地检测远程物体、弯道等车辆，以便及时响应。因此，在高速公路上实现自动驾驶需要检测到远距离。
为了使激光雷达传感器达到这个探测距离，发射器或探测器都需要优化这个应用。激光源首先可以优化。激光雷达传感器的激光源波长通常有两种。一些雷达制造商使用波长为1550纳米的激光器。这种波长激光不会聚焦在人眼视网膜上，所以即使激光源处于高能水平，也符合人眼安全标准。激光能量越高，探测距离越长。然而，这种激光源也有一个致命的缺点：1550nm激光体积大，制造复杂，导致激光雷达外壳尺寸大，成本高。
因此，激光脉冲发射波长为905nm激光二极管。它们的显著优点是体积小，早已广泛应用于其他领域。事实上，这些二极管很便宜，可以在市场上大量购买。然而，眼睛安全法规要求二极管的光束强度低于1550nm在发射极端优化激光器的光束强度是有限的。
为反射镜找到合适的尺寸
那么如何优化探测器呢？孔径在实现远距离探测中起着重要作用。在基于MEMS在设计中，孔径相对应。为了捕捉尽可能多的光，需要一个大光圈——换句话说，它是一个尽可能大的反射镜。然而，反射镜的尺寸也受到某些因素的限制，因此有必要结合这些因素来计算反射镜的最佳尺寸。这些因素包括：接收光子数、激光直、偏转角和共振频率。
一方面，激光雷达中使用的反射镜的大小取决于必须发射多少光子才能有足够数量的光子返回来探测目标。最小光子数可根据链路估值精确计算。该测量包括光子数的损失、光的散射和探测器的效率。通过这种方法，有可能计算出必须发射多少光子或孔径，以便再次检测到足够数量的光子。此外，传感器采用同轴设计，这意味着只有从同一方向返回的光才能被重新捕获。这对传感器有好处，可以防止其他干扰光信号被捕获。
为了获得高分辨率数据，可靠地识别小目标，激光必须直接击中目标，这是通过在激光器前放置一个镜头来实现的。现在，镜头的大小再次工作：镜头必须足够大，以偏转所有直接镜头的光。
MEMS反射镜以一定的谐振频率振荡。它们由集成执行器触发，因此不需要电机或任何其他机械设备。这是一个明显的优势，因为电机和运动部件很快就会磨损，需要定期维护。若振荡是由集成执行器触发的，则不会出现这些问题。反射镜的共振频率取决于反射镜的大小和安装方法。为此，我们开发了一种嵌入反射镜的技术，以使用大镜面尺寸。直径足够大，大量光子直接通过反射镜返回探测器。这使得激光雷达传感器能够实现精确的远距离探测。另外，由于尺寸大，比直径只有几毫米的传统反射镜更耐用。虹科激光雷达中使用的反射器结构轻，谐振频率高，保证了尽可能多的光子返回探测器:如果反射器振荡过快或过慢，由于同轴结构的存在，探测器仍然可以检测到大量的光子。
定制设计的MEMS技术
总之，反射镜的大小是由一系列因素决定的。基于制造的MEMS对于高性能激光雷达，有必要研究反射镜的组成、尺寸和嵌入方法。MEMS只有将技术与激光雷达应用相结合，才能满足远距离、宽视场、高分辨率的要求。
虹科自动驾驶
