利多星智投：車載激光雷達組件入門，一文讀懂激光眼的工作密碼

車載激光雷達，簡單來說就是裝在車輛上的 “激光探測與測距系統” 。它通過發射激光束掃描周圍環境，接收反射信號并計算時間差、相位差，精準繪制出 3D 環境地圖，為自動駕駛提供 “感知能力”—— 就像給汽車裝上了一雙能看清距離、識別障礙的 “智能眼睛”，比攝像頭更擅長測距，比毫米波雷達更精準識別細節。今天利多星智投就和大家介紹下車載激光雷達的相關知識吧。

一、車載激光雷達的核心組件拆解

一輛車的激光雷達能穩定工作，離不開五大核心組件的協同配合，每個部分都有不可替代的作用：

1. 激光發射器：“眼睛” 的 “光源”

激光發射器是激光雷達的 “信號源頭”，負責發射特定波長的激光束（車載場景常用 905nm 或 1550nm 波長）。

• 關鍵特點：發射的激光需滿足 “高功率、窄脈沖、高頻率”—— 高功率保證遠距離探測（主流車載激光雷達探測距離可達 150-300 米），窄脈沖提升測距精度（誤差可控制在厘米級），高頻率則決定掃描密度（每秒發射數十萬甚至數百萬個激光脈沖，脈沖數越多，3D 地圖越細膩）。
  
• 常見類型：主流為半導體激光器（如 VCSEL 垂直腔面發射激光器），部分高端產品采用光纖激光器，1550nm 波長激光器因對人眼更安全，常應用于長距探測場景。
  

2. 掃描系統：“眼睛” 的 “轉動機構”

激光發射器發射的是單一方向的激光，掃描系統的作用是帶著激光束 “掃遍” 周圍 360 度或特定角度的環境，實現全方位探測。

• 核心分類：
  
• 機械旋轉式：通過電機帶動激光發射模塊 360 度旋轉，掃描范圍廣、技術成熟，但體積大、功耗高，是早期車載激光雷達的主流方案；
  
• 固態掃描式（含 MEMS 微機電、OPA 光學相控陣、Flash 閃存式）：無機械轉動部件，體積小、可靠性高，是當前自動駕駛的主流趨勢 —— 比如 MEMS 掃描通過微型振鏡控制激光偏轉，可實現高精度、高幀率掃描。
  

3. 接收光學系統：“眼睛” 的 “視網膜”

當激光束遇到障礙物反射后，接收光學系統負責捕捉這些微弱的反射光，并將其聚焦到探測器上。

• 核心構成：由透鏡、濾光片等組成 —— 透鏡負責匯聚光線，提升信號強度；濾光片則只允許目標波長的激光通過，過濾陽光、路燈等環境雜光干擾，保證接收信號的純凈度。
  
• 關鍵要求：需具備大視場角（匹配掃描系統的探測范圍）、高透光率（減少信號損耗）和抗干擾能力，避免惡劣天氣（雨、霧）或強光環境影響探測效果。
  

4. 光電探測器：“信號轉換器”

接收光學系統捕捉到的反射光是 “光信號”，而自動駕駛系統需要的是 “電信號”，光電探測器的作用就是將光信號轉換成電信號，并放大處理。

• 常見類型：主流為雪崩光電二極管（APD）和單光子雪崩二極管（SPAD）——APD 增益高、響應速度快，適合中長距探測；SPAD 則靈敏度極高，能捕捉單個光子，可實現超遠距離、低功耗探測，尤其適用于夜間或低光照環境。
  
• 關鍵指標：響應速度（決定測距刷新率）、量子效率（光信號轉換成電信號的效率）和噪聲水平（噪聲越低，信號越精準）。
  

5. 信號處理與控制單元：“大腦”

這是激光雷達的核心控制中心，負責協調各個組件工作，并處理探測器傳來的電信號，最終輸出 3D 點云數據。

• 核心功能：
  
• 同步控制：協調激光發射器的發射頻率、掃描系統的偏轉角度和探測器的接收時序，確保信號同步；
  
• 測距計算：根據激光發射與接收的時間差（TOF 飛行時間法），結合光速（3×10^8 米 / 秒），計算出障礙物的距離（距離 = 光速 × 時間差 / 2）；
  
• 點云生成：將每個激光脈沖的距離、角度信息轉換成 3D 坐標點，大量坐標點匯聚形成 “點云地圖”，包含障礙物的位置、形狀、大小等信息；
  
• 數據輸出：將點云數據傳輸給自動駕駛的決策系統，為路徑規劃、障礙物避讓提供依據。
  

二、車載激光雷達組件的核心要求

車載場景的特殊性（高速移動、復雜環境、高可靠性需求），對組件提出了嚴苛要求：

1. 環境適應性：需耐受 - 40℃~85℃的極端溫度、震動、沖擊，同時具備抗雨、霧、雪、塵的能力；
   
2. 高精度與高分辨率：測距精度需達到厘米級，點云密度需滿足識別行人、自行車、護欄等細小障礙物的需求；
   
3. 低功耗與小體積：適配車載電源（12V/24V），體積需小型化、輕量化，便于安裝在車頂、保險杠等位置；
   
4. 高可靠性：無故障工作時間（MTBF）需達到數萬小時，滿足車輛行駛的長期使用需求。