转镜与振镜：车载激光雷达中的扫描技术探索

在快速发展的自动驾驶领域，车载激光雷达作为感知环境的核心部件，其性能与可靠性直接关系到自动驾驶系统的安全与效率。其中，转镜与振镜作为两种关键的扫描技术，各自在车载激光雷达中发挥着重要作用。

（图源网络，侵删）

一、转镜技术：稳定与成本的双重优势

转镜，也被称为多面体旋转扫描镜，作为一种传统的激光扫描技术，其本质是一个多边形柱体，侧面镀有反射层，当转镜在电机带动下高速旋转时，一束光入射到转动的镜面上，反射光会扫出一条亮线，如果再加上一个偏转镜将不同时间反射的亮线分开，就会形成一个光栅。

在车载激光雷达中，转镜通常被安装于雷达的一侧，与激光的发射和接收装置相对独立。这种结构不仅保持了装置的稳定性，还有效降低了成本。转镜式激光雷达的显著优势在于其稳定的性能和较低的成本。由于转镜技术已经经过了长时间的验证和优化，其在制造和供应链方面相对成熟。

此外，转镜方案还因其结构相对简单而具有较小的体积，这对于车载激光雷达的集成和安装至关重要。更重要的是，转镜式激光雷达已经通过了批量上车验证，证明了其在实际应用中的可靠性和稳定性。

转镜式激光雷达的特点

装置固定：转镜方案中的激光发射和接收装置是固定的，通过转镜的旋转来实现扫描，因此结构相对稳定。

体积小：由于转镜式激光雷达的结构相对简单，因此通常具有较小的体积。

成本低：转镜方案在制造和供应链方面相对成熟，因此成本较低。

易过车规：转镜式激光雷达在设计和制造上更容易满足车规级要求。

二、振镜技术：精度与灵活性的双重提升

振镜则是一种可以振动的镜子，其振动是由电信号驱动的。振镜通过改变角度和频率，可以对光线进行干涉和调整。振镜的工作原理类似于检流计（安培表），当检流计中有电流时，指针会向特定的方向偏转。如果把指针改成一个反射镜片，就构成了一个振镜。

与转镜相比，振镜技术则以其高精度和灵活性而著称。振镜通常由高速电动机或压电致动器驱动，通过精确控制反射镜的角度来改变激光束的方向。这种设计使得振镜能够实现多种扫描模式，如线性扫描、锯齿形扫描或螺旋扫描，从而满足不同应用场景的需求。

在车载激光雷达中，振镜技术以其高精度的扫描能力而备受青睐。通过精确控制激光束的扫描路径，振镜式激光雷达能够提供更高的空间分辨率和测量精度。这对于自动驾驶系统来说至关重要，因为它需要准确地感知周围环境中的障碍物和道路信息。此外，振镜的灵活性还使得激光雷达能够根据不同的驾驶场景和需求进行动态调整，从而提高了系统的适应性和鲁棒性。

振镜式激光雷达的特点

扫描模式多样：振镜可以实现多种扫描模式，从而适应不同的应用场景和探测需求。

响应速度快：振镜的高速响应能力决定了激光雷达的扫描频率和数据更新速率，有助于实现更快的实时环境感知。

精度高：通过精确控制激光束的扫描路径，振镜提高了激光雷达的空间分辨率和测量精度。

三、转镜与振镜在车载激光雷达中的表现

视场覆盖与分辨率：

转镜式激光雷达通过旋转多边形反射镜来改变激光束的扫描角度，从而覆盖所需的视场。其视场覆盖范围和分辨率取决于转镜的形状、大小和旋转速度。

振镜式激光雷达则通过控制反射镜的角度来实现激光束的扫描。其扫描模式和精度取决于振镜的驱动方式和控制算法。

成本与供应链：

转镜式激光雷达在制造和供应链方面相对成熟，因此成本较低。此外，由于转镜方案已经经过了批量上车验证，因此在供应链方面也更加稳定。

振镜式激光雷达虽然具有更高的精度和灵活性，但其在制造和供应链方面可能面临更多的挑战和成本压力。

车规级认证：

转镜式激光雷达在设计和制造上更容易满足车规级要求，因此更容易获得相关认证。

振镜式激光雷达在获得车规级认证方面可能需要更多的努力和时间。

在实际应用中，选择转镜还是振镜技术取决于具体的需求和场景。例如，在需要广泛覆盖和快速响应的城市交通环境中，转镜式激光雷达可能更为合适；而在需要高精度测量和复杂扫描模式的复杂驾驶场景中，振镜式激光雷达则更具优势。

综上所述，转镜与振镜作为车载激光雷达中的两种关键扫描技术，各自具有独特的特点和应用优势。在未来的自动驾驶领域，随着技术的不断进步和成本的进一步降低，这两种技术都有可能成为推动自动驾驶系统发展的重要力量。