Scala的lidar拆解

昨天和朋友說起了這個 Scala 激光雷達，他沒有仔細拆解來做一個存檔，好在這是第一個被大規(guī)模商用的一款 Lidar 產(chǎn)品，拆解的信息也比較多，我們根據(jù)現(xiàn)有的信息梳理一下這個 Lidar 的結(jié)構(gòu)。?

圖 1 Scala Lidar

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Scala Lidar 拆解

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Scala 是基于機械系統(tǒng)的激光雷達，由法雷奧與其戰(zhàn)略合作伙伴 IBEO 共同開發(fā)。通過下圖中的激光單元發(fā)出激光至旋轉(zhuǎn)掃描鏡（Mirror），被偏轉(zhuǎn)向前發(fā)射（掃描角度 145°），通過待檢測的車外物體的反射光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)被左下方的探測器接收。?

圖 1 Scala lidar 拆解的各個部分

下面這張圖能夠比較清楚的把這些結(jié)構(gòu)一一對應(yīng)起來，這里也主要包含三個部分，激光單元、旋轉(zhuǎn)掃描鏡和主板。采用直接飛行時間法（DToF），激光光束操作單元是旋轉(zhuǎn)掃描鏡，光源是高功率激光二極管，探測器是雪崩光電二極管（APD）陣列。?

1）旋轉(zhuǎn)掃描鏡：Scala 的機械系統(tǒng)主要是旋轉(zhuǎn)鏡，探測為 150 米，水平視場角為 145°，垂直視場角為 3.2°。電機控制單元由帶有控制驅(qū)動器的定子和轉(zhuǎn)子以及用于運動檢測的 MPS40S 霍爾傳感器組成

圖 2Scala 的結(jié)構(gòu)示意圖

2）激光板：激光單元如下所示，主要包括幾個部分所組成，粉色為發(fā)射部分，藍色為接收部分，紅色為電源部分，綠色為連接器。?

圖 3 激光發(fā)生器里面的四塊板子

發(fā)射部分的激光發(fā)生器采用 3 引腳 TO 型封裝，管芯面積為 0.27mm^2 ?，激光功率為 75 W，直徑為 5.6 mm。采用邊緣發(fā)射激光器（EEL）技術(shù)，發(fā)射的激光波長為 905 納米（nm），探測波形為脈沖波。接收單元使用 First Sensor 的雪崩光電二極管（APD）來接收返回的激光束，APD 是一種高速光電二極管，它使用光子倍增來獲得低噪聲信號。?

圖 4 激光板上的核心器件

3) 主板：主板主要包括電源管理和處理運算兩部分，計算部分的核心包括 Xilinx XA7Z010 SoC 雙核 ARM Cortex-A9、32 位 ST 的 SPC56EL60L3 微控制器；電源管理部分主要包括 ADI 的同步降壓穩(wěn)壓器，Infenion 的雙通道 HSD，ADI LDO 的三路單片降壓 IC 和 Allegro ?風(fēng)扇驅(qū)動器 IC，外部的 FlexRay 芯片等等?

圖 5 Scala 的主控板概覽

整個系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如下圖所示：?

圖 6 兩塊板子的結(jié)構(gòu)

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Scala Lidar 參數(shù)和發(fā)展

從 SCALA 系列產(chǎn)品路線圖，第二代 Scala 特性上，垂直視場角增加 3 倍，從四線增加到 16 線。?

圖 7 法雷奧 SCALA 第一代產(chǎn)品與第二代產(chǎn)品的參數(shù)對比

后續(xù)為了滿足探測要求，法雷奧將推出“SCALA Cocoon”系統(tǒng)，將 5 個 SCALA 激光掃描儀組合在一起，實現(xiàn)汽車周圍 360°環(huán)境探測。在低成本方面，Valeo 還將計劃推出采用 MEMS 微鏡的混合固態(tài)激光雷達——SCALA 激光掃描儀第三代產(chǎn)品。

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小結(jié)：硬件的東西看上去簡單，但是和軟件有高度的耦合，這是之前為什么每個系統(tǒng)的 know how 基本都掌握在零部件企業(yè)手里，隨著激光雷達處理的軟件頂層的往車企轉(zhuǎn)移，后續(xù) lidar 的軟件在底層可能也會簡化一些，這個領(lǐng)域還是有一定的成長空間。