工业级激光雷达硬件设计入门

📚 共计 30 章节

激光雷达概述

发展史 · ToF/三角法 · 精度/FOV/角分辨率 · 自动驾驶/机器人/测绘

核心概念应用场景

激光器选型

EEL/VCSEL/光纤 · 905nm vs 1550nm · Class 1 · 驱动电路基础

光源安全等级

探测器选型

APD vs SPAD/SiPM · 响应度/增益 · 暗计数 · 阵列设计

光学系统设计

准直/扩束 · 汇聚/滤光 · 转镜/MEMS/棱镜

发射光学扫描

信号处理链

TIA · 比较器/阈值 · TDC · ADC采样

模拟前端数字化

测距精度与误差分析

系统误差(温度/非线性) · 散粒/热噪声 · 标定补偿

扫描与视场设计

机械旋转 · Flash/OPA · 混合固态 · FOV/角分辨率权衡

点云数据处理基础

PCD/LAS · 坐标变换 · 体素/统计滤波 · ROI提取

硬件接口与通信

以太网(UDP/TCP) · CAN/CANFD · USB3.0 · LVDS/SerDes

电源系统设计

激光器脉冲电源 · 模拟/数字隔离 · LDO/DC-DC · EMC

热管理设计

热源分析(激光器/FPGA) · 风冷/液冷/TEC · 热仿真

散热热仿真

FPGA在激光雷达中的应用

时序控制 · 点云预处理 · 接口协议实现

嵌入式软件架构

MCU选型(STM32/Zynq) · FreeRTOS/裸机 · 任务调度

标定与测试

内参标定(距离/角度) · 外参(IMU/相机) · 产线测试

安全性与可靠性

IEC 60825 · ISO 26262 · 振动/温度/湿度

安全可靠性

激光雷达PCB设计要点

高速差分对 · 模拟/数字分区 · 多层板叠层

光学镀膜与滤光片

带通滤光片 · 日盲滤光 · 抗反射镀膜 · 环境稳定性

多传感器融合硬件

时间同步(PPS/1588) · IMU集成 · 硬件触发

激光雷达ASIC与SoC

专用TDC · SPAD阵列SoC · AFE集成趋势

量产与工艺

光学AA制程 · SMT焊接 · 老化筛选

激光雷达测试设备

激光功率计 · 光束分析仪 · 标准反射板 · 转台/高低温箱

抗干扰设计

多雷达互扰(编码) · 太阳光抑制 · 电磁兼容

固态激光雷达设计

Flash(VCSEL+SPAD) · OPA(硅光波导) · FMCW

FMCW激光雷达原理

线性调频连续波 · 相干探测 · 拍频信号 · 与ToF对比

激光雷达软件SDK设计

点云可视化(PCL/ROS) · 驱动封装 · 配置管理

硬件选型与成本分析

BOM拆解 · 供应商(欧司朗/滨松/索尼) · 性价比

成本供应链

激光雷达仿真与建模

光学(Zemax) · 电路(SPICE) · 系统(Simulink)

行业标准与认证

CE/FCC · 车规AEC-Q · IP防护等级

前沿技术趋势

芯片化 · 1550nm光纤激光器 · AI增强点云

实战项目：单线激光雷达原型

器件选型→光路搭建→电路调试→点云输出