十年潜心修行，Leddar超大量光学雷达技术已经吊爆？

这种技术通过测量在连续的积分时间间隔中接收到的能量，可以基于不同时间间隔所接收的能量比率，推断出感测器与被测物体之间的距离。

距离选通成像技术的挑战是CCD和CMOS影像感测器的动态范围有限，较强的环境光可以很容易就让影像感测器饱和，并减弱测量效果。此外，由于发射和接收脉冲都不是完美的矩形脉冲，感测器也不是完美的线性，因此需要进行补偿，而精度最终也会受到限制。

相位差测量

与前两种方式相比，相位差测量要依赖调节好的光源，并对发射信号和接收回波之间的相位差进行评估，如图4。

图4　相位差量测

这种相位差透过以下公式可以被转换为距离。

……方程式2

公式中的C是光速，o是以弧度为单位的相位差，f是调变频率。

相关法一般用于测量接收回波相对于发射信号的相位差，并用于恢复传播延迟，藉此确定到被测物体的距离。

不过，这种方法的限制在于大于2π的相位差不能被分辨，例如3π或5π将被认为是1π弧度相位差。因此，取决于所选的调变频率，采用这种方法来量测距离可能会出现伪影现象：系统认为在附近的物体，实际上的所在位置可能会比系统感测的结果来得远很多。

Leddar光学飞行时间技术
Leddar光学飞行时间感测是一种基于直接飞行时间测量的技术，但Leddar光处理不会直接处理类比讯号，而是先对感测器的整个探测范围内所接收的回波信号进行采样，再藉由专利方法反覆运算，提升采样讯号的采样速率及解析度，最后再分析所获得的离散时间信号，确定每个物体的距离(图5)。

图5　Leddar可以对感测器视野范围内的多个物件进行距离侦测

与前面所述几种方式不同，Leddar光处理可以为在视野范围内发现的每个物体测算出距离。

前述几种方式基本上都要通过硬体完成探测和测距操作，而Leddar光处理使用复杂的软体演算法来进行。这一特性是这Leddar技术具有灵活性与高性能的关键原因。

透过讯号处理，Leddar可以为一个仅发出极微弱回波的物体计算出精确的距离。使用不同的先进滤波器，这种技术还可以探测到在干扰环境中的物体，例如灰尘、雪片或雨滴，都会产生干扰讯号。

综上所述，Leddar技术的主要优势为高灵敏度、不受杂讯影响以及强大的资料撷取能力。采用Leddar技术的感测器可以将这些优势转化为明显的性能差距。

Leddar技术的核心是包含了信号处理4个不同阶段的讯号处理函式库，如图6所示。

图6　Leddar光处理功能方块图

Leddar感测器基本元素

Leddar是开发与生产高效光学雷达感测器模组的基本技术。采用了Leddar光学飞行时间技术的感测器与其竞争产品相比，具有3个主要优势：具有高距离功率比、在能见度较低的情况下完成对目标的探测，以及分辨多个目标的能力。基于Leddar技术的感测器包含LeddarCore晶片、光电探测器、光学零件等主要部件。

LeddarCore

采用标准次微米CMOS制程的Leddar技术，体现为一个超低功率的感测器核心，即LeddarCore IC。该晶片可以极大程度地提高任何光学飞行时间感测器的性能。LeddarCore与光电探测器、脉冲光源和光学部件结合使用时，可轻松地整合成一个低成本、小尺寸的完整感测器系统(图7)。

图7　Leddar感测器的主要元件

光感测器

光电探测器是负责将光脉冲转化为电气信号的部件，这些电气信号可由LeddarCore读出。因此，其功能对于任何Leddar感测器来说，可谓举足轻重。Leddar感测器所使用的光电探测器可以是包含PIN光电二极体和雪崩光电二极体(APD)在内的各类探测器。

．PIN光电二极体

Leddar技术可通过低成本PIN光电二极体发挥作用，进行长距离探测，而且不会受到环境光照条件的影响。

PIN光电二极体的主要优势是上升和下降时间极为迅速，通常在10奈秒(ns)以下，因此非常适用于接收大约25ns的短光脉冲。此外，PIN光电二极体还具备极高的线性特征，可以探测到极弱的信号，甚至在伴有较强的入射光时，也能达到这种探测水准。

多元件阵列，无论是一维还是二维，都可用于建造2D或3D感测器。这些感测器可以在没有移动部件的情况下进行快速、平行测量。它们可用于需要快速获得物体是否存在、物体位置或物体速度等精确资讯的各种应用中。

．雪崩光电二极体

LeddarCore也可以搭配APD。它们的大多数特性都与PIN光电二极体相同；但因为使用了较高的反向偏置电压（一般高达300V），它们会获得一个电流增益(一般为100或更多)，因此可以探测到极其微弱的信号。

但是，APD的主要缺点之一是这个增益高度依赖于温度和偏置电压，而且偏置电压还会严重