车载激光雷达，简单来说就是装在车辆上的 “激光探测与测距系统” 。它通过发射激光束扫描周围环境，接收反射信号并计算时间差、相位差，精准绘制出 3D 环境地图，为自动驾驶提供 “感知能力”—— 就像给汽车装上了一双能看清距离、识别障碍的 “智能眼睛”，比摄像头更擅长测距，比毫米波雷达更精准识别细节。今天利多星智投就和大家介绍下车载激光雷达的相关知识吧。

打开网易新闻 查看精彩图片

一、车载激光雷达的核心组件拆解

一辆车的激光雷达能稳定工作，离不开五大核心组件的协同配合，每个部分都有不可替代的作用：

1. 激光发射器：“眼睛” 的 “光源”

激光发射器是激光雷达的 “信号源头”，负责发射特定波长的激光束（车载场景常用 905nm 或 1550nm 波长）。

  • 关键特点：发射的激光需满足 “高功率、窄脉冲、高频率”—— 高功率保证远距离探测（主流车载激光雷达探测距离可达 150-300 米），窄脉冲提升测距精度（误差可控制在厘米级），高频率则决定扫描密度（每秒发射数十万甚至数百万个激光脉冲，脉冲数越多，3D 地图越细腻）。
  • 常见类型：主流为半导体激光器（如 VCSEL 垂直腔面发射激光器），部分高端产品采用光纤激光器，1550nm 波长激光器因对人眼更安全，常应用于长距探测场景。

2. 扫描系统：“眼睛” 的 “转动机构”

激光发射器发射的是单一方向的激光，扫描系统的作用是带着激光束 “扫遍” 周围 360 度或特定角度的环境，实现全方位探测。

  • 核心分类：
  • 机械旋转式：通过电机带动激光发射模块 360 度旋转，扫描范围广、技术成熟，但体积大、功耗高，是早期车载激光雷达的主流方案；
  • 固态扫描式（含 MEMS 微机电、OPA 光学相控阵、Flash 闪存式）：无机械转动部件，体积小、可靠性高，是当前自动驾驶的主流趋势 —— 比如 MEMS 扫描通过微型振镜控制激光偏转，可实现高精度、高帧率扫描。

3. 接收光学系统：“眼睛” 的 “视网膜”

当激光束遇到障碍物反射后，接收光学系统负责捕捉这些微弱的反射光，并将其聚焦到探测器上。

  • 核心构成：由透镜、滤光片等组成 —— 透镜负责汇聚光线，提升信号强度；滤光片则只允许目标波长的激光通过，过滤阳光、路灯等环境杂光干扰，保证接收信号的纯净度。
  • 关键要求：需具备大视场角（匹配扫描系统的探测范围）、高透光率（减少信号损耗）和抗干扰能力，避免恶劣天气（雨、雾）或强光环境影响探测效果。

4. 光电探测器：“信号转换器”

接收光学系统捕捉到的反射光是 “光信号”，而自动驾驶系统需要的是 “电信号”，光电探测器的作用就是将光信号转换成电信号，并放大处理。

  • 常见类型：主流为雪崩光电二极管（APD）和单光子雪崩二极管（SPAD）——APD 增益高、响应速度快，适合中长距探测；SPAD 则灵敏度极高，能捕捉单个光子，可实现超远距离、低功耗探测，尤其适用于夜间或低光照环境。
  • 关键指标：响应速度（决定测距刷新率）、量子效率（光信号转换成电信号的效率）和噪声水平（噪声越低，信号越精准）。

5. 信号处理与控制单元：“大脑”

这是激光雷达的核心控制中心，负责协调各个组件工作，并处理探测器传来的电信号，最终输出 3D 点云数据。

  • 核心功能：
  • 同步控制：协调激光发射器的发射频率、扫描系统的偏转角度和探测器的接收时序，确保信号同步；
  • 测距计算：根据激光发射与接收的时间差（TOF 飞行时间法），结合光速（3×10^8 米 / 秒），计算出障碍物的距离（距离 = 光速 × 时间差 / 2）；
  • 点云生成：将每个激光脉冲的距离、角度信息转换成 3D 坐标点，大量坐标点汇聚形成 “点云地图”，包含障碍物的位置、形状、大小等信息；
  • 数据输出：将点云数据传输给自动驾驶的决策系统，为路径规划、障碍物避让提供依据。

二、车载激光雷达组件的核心要求

车载场景的特殊性（高速移动、复杂环境、高可靠性需求），对组件提出了严苛要求：

  1. 环境适应性：需耐受 - 40℃~85℃的极端温度、震动、冲击，同时具备抗雨、雾、雪、尘的能力；
  2. 高精度与高分辨率：测距精度需达到厘米级，点云密度需满足识别行人、自行车、护栏等细小障碍物的需求；
  3. 低功耗与小体积：适配车载电源（12V/24V），体积需小型化、轻量化，便于安装在车顶、保险杠等位置；
  4. 高可靠性：无故障工作时间（MTBF）需达到数万小时，满足车辆行驶的长期使用需求。