1、Lidar测角方案

Lidar的测角等同于Lidar的Scanning方式。下图罗列了一部分的扫描方式

（a） 在同轴光学装置中使用单点和一个像素检测器进行二维光栅扫描，（速腾M1）

（b） 使用单点和二维阵列检测器进行二维光栅扫描，

（c） 在同轴光学装置中使用叶片光束和线性阵列检测器进行一维线扫描，（禾赛AT128）

（d） 使用叶片光束和二维阵列检测器进行一维线扫描，

（e） Flash激光雷达的泛光照明和二维成像仪（全场景Flash采集）无扫描。

（f）同轴扫描光学设置示例。

可以看到，上图只是罗列了：

半固态Lidar (MEMS)： 该方案使用微机电系统（MEMS）微振镜来替代宏观的旋转部件。MEMS振镜在一块微小的硅基芯片上集成了可高速摆动的镜面，通过电信号精确控制其偏转角度，从而实现激光束在二维方向上的扫描。这使得Lidar的体积、功耗和成本大幅降低，同时可靠性显著提升，被认为是当前车规级量产的主流路径之一 。

固态Lidar (Solid-state LiDAR)--Flash Lidar: 它属于非扫描式Lidar，类似于相机的闪光灯，一次性发射出一大片覆盖整个视场角的激光，然后利用一个感光探测器阵列（如SPAD阵列）同时接收不同位置返回的信号，瞬间获取整个场景的三维图像。Flash Lidar的优点是速度极快，但其探测距离和分辨率受限于激光发射功率和探测器阵列的规模。

此外还有：

机械式Lidar： 这是技术最成熟的方案，依赖于电机驱动整个收发模块或内部的光学镜组进行高速旋转，实现360°的水平扫描。其优点是技术成熟、扫描范围广，但缺点也十分明显：体积大、重量重、功耗高，且旋转的机械部件使其可靠性较低，难以满足车规级要求 。

固态Lidar (Solid-state LiDAR)--光学相控阵（OPA）： OPA借鉴了相控阵雷达的原理，通过控制一个微型天线阵列中各单元发射光波的相位差，来合成具有特定方向的主光束，从而实现无惯性的光束偏转和扫描。OPA方案具有体积小、重量轻、扫描速度快、可靠性极高的优点 。然而，其制造工艺极为复杂，对阵列单元尺寸（需小于半个波长）和加工精度要求极高，导致目前技术成熟度低，产业链尚不完善 。

可以将此节与自动驾驶中的传感器技术30——Lidar（5）结合起来，更能加深理解。

这里同时也给出Lidar的测距即Ranging方式，如下图所示，以便更好的去理解Lidar的工作方式

Ref：Light detection and ranging (LiDAR) | Encyclopedia MDPI

2、机械扫描测角方案

如上图所示，水平测角通过360°机械水平扫描，垂直测角通过64束激光发射器和64束激光接收器完成，将垂直FOV划分为64线，以此判断目标所在的垂直角度。技术指标如下

3、转镜扫描测角方案

这里比较经典的就是禾赛AT128，如图1(c)

如上图所示，水平测角通过360°转镜水平扫描，但是由于视窗限制，只能覆盖前方120°，再配合转镜的转速，可以将水平120°实现1200等分，垂直测角通过128束激光发射器和128束激光接收器完成，将垂直FOV划分为128线，以此判断目标所在的垂直角度。技术指标如图10所示。

4、振镜扫描测角方案

这里比较经典的就是速腾M1，如图1(a)

如上图所示，水平测角通过振镜垂直向的摆动，由于振镜垂直向摆动角度有限，所以用5组反射镜，进行拼接，实现水平120°的覆盖，垂直测角通过振镜垂直向的摆动完成，实现垂直向25°的覆盖。

M1的水平和垂直角分辨率均为0.2°，点频为每秒78.7万。垂直方案差不多等同于128线的AT128。

M1P：在M1基础上加入ROI功能，局部垂直分辨率可翻倍至0.1°，水平角分辨率0.2°，ROI模式下局部分辨率可达0.1°x0.1°，点频每秒78.7万。

5、转镜+振镜混合扫描测角方案

这里比较经典的就是图达通猎鹰

图达通采用了光纤激光器，点光源发射，通过MEMS振镜实现垂直扫描，通过转镜实现水平扫描。

对以上技术指标有一定的存疑，振镜和转镜的扫描架构下，其指标水平大幅由于AT128，垂直大幅优于速腾M1。

6、Flash Lidar

以下为一款Flash Lidar参数

FT120是一款专为量产乘用车近距补盲打造的纯固态激光雷达，其其拥有 100° x 75° 超广角视场和零盲区的优势，最大量程为 100 米，既能够感知到高处的路牌、栏杆、立体车库夹层等，也可以探测到低矮的孩童、宠物、锥桶、斑马线等。192,000 点/秒的点频 (单回波模式下) 和 160 (H) x 120 (V) 的全局分辨率，让这款激光雷达能够探测到丰富的物体细节，实时掌握周边环境信息。

7、固态Lidar (Solid-state LiDAR)--OPA

TOF激光雷达的扫描方式有转镜、MEMS、棱镜、Flash等，目前，多数FMCW激光雷达厂商都选择了OPA扫描方案。可以说FMCW天生更搭配OPA扫描，但是没有OPA扫描，不代表FMCW就做不出来，它可以用转镜、也可以用MEMS、棱镜。

OPA即光学相控阵,通过对阵列移相器中每个移相器相位的调节,利用干涉原理（类似的是两圈水波相互叠加后，有的方向会相互抵消，有的会相互增强））实现激光按照特定方向发射。

OPA与Flash的关键区别在于，“Flash像手电筒一样，一下打出来就是一个面，光的能力比较分散，每个点上的能量很小，因而探测距离比较短；而OPA是点扫描，能力比较集中，因而可在同等功率下更实现更长的探测距离”。

将OPA扫描部件跟相干光路、探测器集成到同一个硅片上，接下来，只要能解决将三五族芯片（激光器）跟硅基芯片的集成问题，就可以将扫描和收发集成到一起。

OPA跟光源之间的耦合会有一个很大的插损，“这是整个业界都很难解决的问题”。而这一难题的解决进度，将在很大程度上决定FMCW激光雷达“真正的芯片化”的进度。

Ref：Advances in Silicon-Based Integrated Lidar