和机械式旋转激光雷达相⽐，MEMS固态激光雷达有哪些优势和劣势？ 来源 | 知乎同名问题
如题，虽然MEMS固态激光雷达有很多优势，但机械式旋转激光雷达依然还有它的应⽤市场，具体是哪些优势和场合？
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作为研发过激光雷达的⼀线⼈员进⾏⼀些优缺点总结：
MEMS雷达的优点：
1.相⽐于机械雷达，MEMS更省收发组件，传统32线机械雷达需要32个收发模块排列，利⽤率极低，采⽤MEMS微振镜模式，只需要保证振镜震动，若⼲个收发组件即可实现⼤范围场景覆盖。 2.机械式激光雷达由于存在旋转结构，供电和数据传输⽐较考验，内部通信要保证⼀定的通信质量，因此鲁棒性低。MEMS微振镜不存在这个问题，整个结构只需要保证振镜运动，降低了设计难度。
缺点：
1.虽然节省了收发模块，但是MEMS微振镜成本并不低，⼯艺⼀致性也不能完全保证。在控制振镜这块，不同振镜物理特性不⼀样，⼀致性的问题导致了MEMS雷达振镜调整需要⼤量的⼈⼯调试环节。
2.MEMS微振镜的扫描⽅式决定了其受制于物理尺⼨限制，存在不可调和⽭盾。为了保证刷新率，振镜尺⼨要⼩，震动频率⾼，但是尺⼨⼩降低了反光⾯积，就降低了接收孔径，影响接收能量，从⽽降低了激光雷达的探测距离，如果尺⼨做⼤，提⾼雷达探测距离，但是同样降低了雷达的刷新帧率，⼜影响在⾃动驾驶这块的实时性。 3.两轴振动仍然不够成熟，还需要时间在其⼯艺上有所进展，⽬前仍然不能保证量产，稳定性不够。
4.在车辆上⼯作，如果遇到较⼤的振动，mems振镜仍然有损坏的隐患，⽬前过车规仍然是难点。
sixue zheng
随着今年下半年⼩鹏P5、极狐阿尔法S、蔚来ET7等搭载激光雷达的车型相继⾯世，“激光雷达”⼀词也频频登上热搜。这个曾被⼤洋彼岸的埃隆·马斯克嗤之以⿐的“傻⼦玩意”，俨然成为了国内造车势⼒眼中的“⾹饽饽”。
不仅如此，国内⼚家对于⾃家的激光雷达也有着不同的定义：“⾸款”、“⾸次量产”等等前缀让消费者看得头晕眼花。想要“理性吃⽠”，这个激光雷达到底是什么？你真的知道吗？
来宾党建
什么是激光雷达？
在2019年马斯克曾说过“激光雷达是傻⼦的玩意，任何⼈⽤激光雷达都注定失败”。这个让马斯克diss的东西究竟是什么呢？
其实激光雷达并不是什么新奇的装备，早在1961年，美国的休斯飞机公司就曾推出过第⼀个类似激光雷达的系统，该系统将激光聚焦成像后与传感器和数据采集电⼦设备配合，测量信号返回的时间来计算距离，并⽤于卫星跟踪。可以说激光雷达挺早就出现了，但是之前⼀直⽤在那些看起来“⾼⼤上”的领域，⽽直到汽车⼚家⼤肆宣传⾃动驾驶技术时，激光雷达这个词才被引⼊到⼤众的视野中。
厘⽶级的3D建模
厘⽶级的3D建模释德扬
要想实现车辆的辅助驾驶或更⾼阶的⾃动驾驶，车辆必须要能感知⾃⼰所处的环境，这对于汽车⾏业是⼀个新的挑战，也是实现⾃动驾驶最关键的⼀步。
单纯的摄像头⽅案如果配合强⼤的算法，也是可以实现⾼阶的⾃动驾驶的。不过实现是⼀回事，好⽤⼜是另⼀回事。⽬前除了特斯拉还在坚持摄像头纯视觉⽅案，其他各⼤车企都已经开始⾛激光雷达和摄像头共同配合的混合路线了。集合两种传感器⾃⾝的优势和特点，可以达到“1+1>2”的效果，让车辆
获得超强的感知能⼒。
特斯拉的纯视觉路线我是特别不看好，我们⼈眼拥有的超强动态调节能⼒和超⾼的分辨率⽐车载的摄像头⾼了不知道多少倍。我们⼤脑的处理速度和预测能⼒也⽐特斯拉⽬前的算法和⾃动驾驶芯⽚⾼效，这都不能保证开车时不出意外，所以现在我们要引⼊⽐⼈眼感知能⼒更强的激光雷达，来实现车辆对外界环境的超强感知。⽤超强的感知弥补车载芯⽚算法的不⾜，以求实现⾼阶的⾃动驾驶。激光
雷达的指标
如何评价激光雷达的性能强弱呢？评判⼀款激光雷达的重要指标有如下⼏项：
测量距离：激光雷达的感知范围，能探测多远，⽬前主流的是150m。
测距精度：激光雷达对探测距离的精确度，⽬前主流是厘⽶级的精度。
⽔平视场⾓：激光雷达的⽔平视野⾓度（AOB），相当于我们⼈眼的横向视野，最⾼360度。
垂直视场⾓：激光雷达的垂直视野⾓度（BOC），相当于我们⼈眼的竖向视野。越⼤越好，⽬前主流为30度/15度。垂直视场⾓和⽔平视场⾓合称为视场⾓度，我们经常看到的FOV，说的就是它，表⽰激光雷达的总视野。
测量时间和帧频率：激光雷达的激光从发射到返回的时间，相当于⼀个测量周期所花费的时间。时间越短对运动信息的采集就越好，⾼速⾏驶时的反应时间就越短。
纵向和⽔平分辨率：也叫⾓分辨率，相当于我们显⽰器的分辨率，度数越⼩，得到的图像就越清晰。⽬前主流的激光雷达⼀般为0.1~1度。
出点数：激光雷达每秒发射的激光点数，点数越多激光就可以越密集。⽬前主流激光雷达可以每秒发出⼏万点⾄⼏⼗万点激光。
线束：也叫等效点云密度，是激光雷达垂直⽅向上的激光的分布数量，⼀般为16线、32线、64线，越多越好。
激光雷达的分类
按照软件和硬件的不同，⽬前激光雷达有20多种分类⽅法。不过⽬前主流的分类⽅法是按照的激光发射⽅式进⾏分类，也可以叫扫描⽅式，⼤体分为机械，混合和固态三种类型。
机械激光雷达
机械激光雷达在众多激光雷达种类中拥有最强的视野，也是最早出现的结构形式。其所采⽤的机械结
构，在⼯作时以⼀定的速度旋转，使雷达获得360°的⽔平全景视野，在垂直⽅向采⽤了定向分布式扫描。不过由于需要机械旋转，有运动部件，导致雷达的可靠性差，寿命短。使得这种雷达⽬前⽆法通过车规级认证，⼤多⽤在⾮量产的⾼阶⾃动驾驶验证车上⾯。
固态激光雷达
固态的意思是激光雷达是⼀个整体，没有需要旋转和可动的扫描部件的激光雷达。它是未来激光雷达的终极形态，由于没有了旋转部件，在可靠性和寿命上有极⼤的优势。⽬前有Flash⾯阵式激光和相控阵激光两种⽅案可以实现不基于可动部件的激光扫描。
与其他激光雷达不同的是，Flash⾯阵式激光雷达不需要⼀条线⼀条线的进⾏扫描，⽽是利⽤⼀次闪光，同时照亮整个场景，对场景进⾏光覆盖，可⼀次性实现全局成像。它的⼯作原理和我们照相机的闪光灯类似，通过记录不同时间返回的激光，绘制出激光雷达周围的⽬标。
光学相控阵（OPA）技术的原理与相控阵雷达类似。懂军事的⼩伙伴应该了解，现在的相控阵雷达已经不需要旋转就可向任何⽅向发射⽆线电波。图⽚上的⼀个⼩圆点就是⼀个阵列，利⽤独⽴天线同步形成的微阵列，只需控制每个天线发送信号间的时机或阵列，不需“旋转”，就可以向任何⽅向发送⽆线电波。类似的把⽆线电波替换为激光就得到了相控阵激光雷达。
Flash⾯阵式激光雷达和相控阵激光雷达两种雷达都是⼀部到位地解决了旋转扫描问题的纯固态激光雷达，是车载激光雷达的最终⽅案。不过⽬前受限于技术和成本，这种雷达的普及还需要时间。
混合固态雷达
混合雷达是机械雷达和纯固态雷达⽅案的妥协⽅案。与机械式激光雷达相⽐，只扫描前⽅⼀定⾓度内的范围；同纯固态激光雷达相⽐，仍然有⼀些较⼩的活动部件。不过混合固态激光雷达在成本、体积等⽅⾯更容易得到控制，是⽬前阶段量产装车的主流产品。混合固态激光雷达有多种技术路线⽅案，主要包括MEMS振镜、转镜、棱镜等。
MEMS振镜
MEMS（微机电系统）是利⽤半导体⼯艺⽣产的，其结构也很简单：把所有的机械部件集成到单个芯⽚上，相当于把外部的⼤镜⼦缩⼩到芯⽚的级别，只有⼀束激光和⼀块反光镜。⼯作原理⽅⾯，通过电控来控制光束激光射向类似陀螺⼀样旋转的反光镜，实现对激光⽅向的控制。这样⼀来就使得MEMS拥有微镜振动幅度⼩、频率⾼、成本低、技术成熟、可靠性⾼等众多优势。
转镜
转镜是指反射镜的镜⾯围绕圆⼼不断旋转扫描激光的⽅法。2017年，奥迪发布的全球⾸款量产的L3级
⾃动驾驶汽车A8上搭载的激光雷达，就是使⽤的转镜结构。左上⾓激光器向右发出激光⾄旋转扫描镜，并被偏转向前发射，然后车外物体的反射光经光学系统被左下⽅的探测器接收。这种结构在功耗、散热等⽅⾯有着明显优势。
棱镜
棱镜式激光扫描是利⽤两个棱镜完成激光扫描的。楔⾓棱镜是⼀种带有倾⾓斜⾯的光学器件，楔⾓棱镜两⾯的倾⾓⽐较⼩，它能够使得光路向较厚的⼀边偏折，如果只使⽤⼀个楔形棱镜可以对⼊射光路进⾏⼀定⾓度的偏移，两个楔形棱镜组合使⽤时就可以当做变形棱镜使⽤，两个可旋转的棱镜可以在⼀定的范围内调整出射光束。⼩鹏P5的激光雷达就是这种独特的扫描⽅式。
美国次贷危机的原因离我们最近的车型
好了说完了激光雷达，现在让我给⼤家介绍下⽬前离我们最近的车型：⼩鹏P5、极狐阿尔法S、蔚来ET7、AION LX和FF91。
独特的扫描⽅式
⼩鹏P5搭载的是两颗由Livox（⼤疆⼦公司）提供的的激光雷达，放置在了前包围两侧的三⾓区域。由于激光雷达使⽤了独特的双棱镜扫描系统，创造出了⾮重复扫描技术。随着双棱镜系统的旋转，激
光束在视场内进⾏⾮重复式的扫描，传感器的扫描⾯积会随着时间增⼤，最后传感器会⽣成独特的花朵状扫描图案，⽤以创建周围环境的 3D 图像。上图为激光束扫描路线。换句话说就是，扫描的时间越长，对周围环境的感知就越清晰，最终可达到接近 100％的视场覆盖率，在同等价位下，同类产品均⽆法实现这样的性能。
最佳性价⽐
探测距离最远
蔚来eT7搭载了⼀颗来⾃初创企业innovusion的激光雷达，并将激光雷达⽆缝集成在了车顶前端的挡风玻璃上⽅。与其他雷达不同的是，该激光雷达的激光波长为1550nm，因为这个波长的激光不会对⼈眼造成损伤，所以可以使⽤更⼤的发射功率，使得雷达达到了250⽶的探测距离。另外该雷达在分辨率和点云密度上也极有优势，是⽬前所见的线数最⾼的混合固态激光雷达，可以说⼀个就够⽤了。
可变焦"凝视"
⼀般的混合固态雷达只有⼀维的扫描结构，⽽AION LX即将搭载的RoboSense (速腾聚创) 激光雷达采⽤了⼆维的MEMS智能芯⽚扫描架构。正是因为有了⼆维MEMS结构，AION LX可以实现智能“凝视”功能：当车辆⾼速⾏驶时，动态提⾼激光雷达的垂直分辨率，让系统更早发现远处障碍物；在城区
低速⾏驶时，动态提⾼刷新帧率，帮助系统更快响应周围车辆、电动车、⾏⼈等障碍物的动态变化。这种根据驾驶场景调节扫描的⽅式，让车辆的适应性更强，不过⽬前⼴汽埃安官⽅并未公布新车将会使⽤⼏颗雷达。
⽬前最强纯固态激光雷达
FF91将搭载由⽼牌激光雷达⼚家Velodyne Lidar 的Velarray H800 激光雷达，是真正没有移动机械结构的纯固态雷达。Velodyne这家公司是以前是专业做⾳响的，机缘巧合在2005年开始研发激光雷达，是最早涉⾜车⽤激光雷达的⼚家之⼀，于2007就推出了64线的激光雷达，2010年时⾕歌公司的早期⽆⼈驾驶汽车装载的雷达的也是由Velodyne提供的。
这款Velarray H800 激光雷达的特点是使⽤了微激光雷达阵列架构（MLA），就是前⽂提到的雷达阵列。和AION LX搭载的RoboSense 雷达类似也具备可动态调控的帧速率和分辨率的功能，适应性更强。该雷达是⽬前车载领域的最强，当然价格也不菲。
总结
光催化机理车载激光雷达从最早的机械扫描结构，进化到了混合固态结构和更加先进的全固态结构。⽬前最炙⼿可热的就是混合固态结构的激光雷达了，我们看到除了不差钱的FF91，其他车款都使⽤了混合固态激
光雷达的⽅案。在⾃动驾驶领域，混合固态结构应该是⽬前集合了可靠性、性能、成本的最佳解决⽅案。
⽬前激光雷达虽然有着毫⽶波雷达和摄像头不可⽐拟的优势，但现阶段产品还不够完善，成本还是过⾼，这也是特斯拉⽬前弃⽤激光雷达的主要原因。那么当激光雷达被⼤⾯积普及，成本不再是困扰车企的的因素时，特斯拉是否会加⼊激光雷达的阵营？让我们拭⽬以待。本⽂对您有帮助的话请持续关注我，后续会带来更多内容。本⽂⾸发于易车。（部分图⽚来⾃⽹络）
xiaoz2015
谢邀！
机械旋转式激光雷达是⽬前市场上⽐较成熟的⽅案。但是由于光学部分，电⼦部分和机械结构都是旋转⼯作的，对机械结构件加⼯精度要求很⾼，⽽且，由于中⼼不对称，属于偏⼼转动，长期器件磨损很严重，可靠性相对较低。
激光雷达细分下来，可以⼤体分为三类，⼀类是传统机械旋转式雷达，⼀类是混合固态，也是⽬前⽐较⽕的⼀类，混合固态细分可以拆分为棱镜⽅案和MEMS⽅案，另⼀类，是纯固态的⽅案，细分可以拆分为，相控阵⽅案和Flash⽅案。
⼏中主流的激光雷达优缺点，
总结⼀下，⽬前主流的ADAS领域⽤于研究的⼤多是机械旋转式雷达，近期华为⼤疆等在做的和发布的⼤多是混合固态雷达，⼤家未来想要突破的是纯固态激光雷达！
上海电视台体育频道个⼈见解，欢迎拍砖，多多交流！
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我先罗列⼀下我⾃⼰知道的：
和机械式旋转激光雷达相⽐，MEMS固态激光雷达
优势：
1、机械式旋转激光雷达⼜⼤⼜重，⽣产效率低且成本⾼昂。机械式激光雷达的复杂性主要源于光束操纵单元，光束操纵单元的作⽤是使光束（激光和反射光）发⽣偏转。激光雷达对精度要求⾮常⾼（典型的激光雷达应⽤要求⾓度精度⼩于0.5度），这样的旋转部件对精度影响⾮常⼤。
⽽硅基MEMS微镜通过光刻、刻蚀等⼯艺完成。MEMS技术的优势在于其精度⾼达纳⽶级，且可扩展
性⾮常优秀。⼀般来讲，从⼀⽚标准尺⼨的晶圆（例如直径为200毫⽶）上可以⽣产出数百颗MEMS微镜，所有晶圆都是在⾼度精确的管控下进⾏批量⽣产。
2、机械式激光雷达旋转部件容易磨损甚⾄失效，需要定期维护，周期通常在2-3个⽉。⽽MEMS激光雷达在设备的寿命和维护上都⽐机械式雷达更具优势。关于上班这件事
3、⽤于机械式旋转雷达的⼯作原理是收发元件⼀⼀对应的⽅式，所以在纵向上没办法做到很⾼的线数，成本、体积、旋转部件的限制是它的主要原因，⽬前机械式旋转雷达最⾼做到了128线，⽽MEMS激光雷达已经可以达到480线、甚⾄是700线
劣势：
1、机械式旋转激光雷达的⽔平视场⾓可以做到360°、⽽MEMS激光雷达⽔平视场⾓通常只有45°左右，如果需要更⼤的视场⾓，只能通过拼接的⽅法实现欢迎⼤家继续补充。。。。
Steven.Zhang
除了常说的使⽤寿命和⾓度差异，对于数据精度来说：旋转雷达会造成同⼀帧数据有时间差，如果在车上，运动速度很快，这个时间差会造成雷达扫描图像的畸变。这个畸变需要通过运动速度去校准。
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