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发布时间：2021-11-04
MEMS激光雷达
二维扫描的MEMS微振镜是激光雷达的关键器件，主要可以通过电热效应、静电效应、电磁效应和压电效应驱动。有研究小组通过对电热双压电晶片驱动的微振镜加热，金属铝的形变大于介质硅，从而形成微结构的振动。实验可以施加电压2.3V，获得9°的偏转角。但是电热效应引起微振镜偏转通常响应速度较低，有实验通过施加12mW的电功率，航运检测固态激光雷达成本低，响应速度只有74Hz。电磁效应驱动的MEMS系统需要在内部封装可动磁性物质或者可动线圈产生磁场，如图3所示，通过施加磁场形成洛伦兹力使得线圈产生偏转，从而驱动MEMS振镜偏转，响应速度可以超过10kHz。压电效应需要异质材料的介入，压电材料（PZT）具有、响应速度快等优点。日本研究小组采用电镀的方法在硅上沉积PZT薄膜，加工形成MEMS结构并进行光学扫描，实验获得11.2kHz的响应速度，39°的视场角。静电效应驱动MEMS具有尺寸小、可单片全集成的优点，广西固态激光雷达成本低，受到广泛研究。通常，采用静电效应驱动微反射镜的方式需要在真空环境下，以获得更高的驱动效率，10V电压驱动可以实现大约10°的扫描角度。瑞典KTH的研究小组近期验证了一种新方法，如图4所示，安防固态激光雷达成本低，通过MEMS改变光栅周期实现衍射光角度偏转，在20V电压驱动下达到5.6°的扫描角度，功率消耗在微瓦量级。
激光雷达的定标方式可分为两种:即定标和相对定标。定标”可以较准确地得到激光雷达仪器常数，但需准确地测出激光雷达与漫反射靶之间的大气透过率及漫反射靶的反射率等一系列参数;固态激光雷达成本低
相对定标”假定在对流层顶附近，气溶胶粒子与分子两者的后向散射系数之比已知.从而定出激光雷达仪器常数，但在对流层内，气溶胶粒子变化大.且气溶胶粒子与分子的后向散射比随天气变化亦较大，因此该方法的可行性值得探讨。
我们采用通过计算气溶胶消光与后向散射比的方法来进行仪器常数的定标，车流量监控固态激光雷达成本低，由于气溶胶消光及后向散射都与气溶胶粒子浓度项因子成正比，因此两者之比与该因子无关，而与粒子谱型有关，从而避免了因气溶胶粒子浓度项的测量不准导致仪器常数的定标误差。
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束)然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对目标进行探测、跟踪和识别。当前，随着市场应用的不断加大，对于AGV的要求也越来越高，传统的导航方式已经难以满足大众需求，因此激光雷达导航技术在AGV应用兴起。
