面向自动驾驶的硅基激光雷达发展和关键技术研究

发布时间：2024-06-28 02:13

　　文中首先介绍了激光雷达的研究背景,并对三种激光雷达的解决方案优劣进行了对比;然后,对基于硅光相控阵列技术的激光雷达研究进行总结,对FMCW激光雷达的原理进行论述;接着,对硅光相控阵列技术的研究成果进行介绍,包括功分网络、光相控阵列和天线阵列,并设计一维硅基相控阵芯片,测试结果表明该相控阵芯片可以实现扫描范围±25°,波束宽度6.71°;最后,针对硅基波导饱和功率的限制,导致产品实用化难的问题,提出了氮化硅波导的解决方案。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1无人驾驶与有人驾驶工作模式的对比

在自动驾驶系统中，传感器相当于“眼睛”，是环境感知的关键器件，如图1所示。传感器包括超声波传感器，光学摄像头传感器，雷达传感器。超声波传感器主要缺点是探测距离近，不适合高速运动的设备。摄像头传感器在逆光和大光比的情况下其分辨能力会下降，且由于受灰尘和炫光影响，在可靠性上存在问题。....

图2美国激光雷达芯片研究成果展示

国内对硅基OPA的研究起步较晚，前期工作集中在科研院所。中科院西安光机所在OPA的研究方面起步较早，其通过仿真验证一些关键技术。浙江大学在硅基相控阵的研究上也取得了不错的成果，其设计的二维相控阵真延时网络不仅能有效降低器件的复杂度，还能满足天线波束指向精度的要求[9]。上海交通大....

图3硅基相控阵芯片的拓扑结构

一般的激光雷达测量方法为脉冲制式，将一束脉冲光发射出去来探测该波束经物体的反射光，通过测量来回的时间来计算芯片到目标的距离。该方法的缺陷在于:首先，为了提高激光雷达的距离分辨率需要降低脉冲激光器的脉宽与周期之比，受目前半导体激光器脉宽限制，该指标较难实现进一步的提高;其次，时域上....

图4线性调频连续波制式中发射信号和接收信号的时频特征

为了解决脉冲制式的缺陷，本相控阵芯片采用连续波调频的技术方案。在平均功率相同情况下，脉冲持续时间越长，峰值功率也更低。将这种形式在时域上推广到一种极致，以至于脉冲彼此头尾相连，就得到了我们计划采用的连续波。对该连续波其进行线性调频就得到了所需的连续波调频制式(FMCW)，其时频特....

本文编号：3996286