蓋革模式激光雷達：從機載平臺到無人駕駛汽車

（Mode LiDAR:From Airborne Platforms To Driverless Cars）

本文提出了一種基于蓋革（Geiger）模式下雪崩二極管(APD)陣列作為接收器件的激光測距新技術。最近，我們將蓋革模式技術應用于專為汽車應用而設計的低成本LiDAR系統。

蓋革模式下的APD陣列具有單光子探測能力。利用蓋革模式探測器對來自機載平臺的光探測和測距（LiDAR）信號進行高速采集，同時對大于10公里的極長距離進行三維點云圖像的高速采集，使得性能指標大幅增加，比如雷達的區域覆蓋率和3D圖像分辨率。兩種因素（單光子靈敏度和1400納米以上波長激光的人眼安全性）的組合提供了開創性的汽車激光雷達性能，這對未來的自主車輛導航將是必不可少的。為了高效利用半導體材料，在廣泛的視野范圍內采集高速率、高分辨率的圖像，設計了一維掃描蓋革模式測距方案，其中垂直視場（VFoV）覆蓋了一個包含512個元件的垂直定向的一維陣列，而水平視場（HFoV）則被掃描鏡覆蓋。

雷達可以提供三維信息，但與LiDAR相比，它具有較差的橫向分辨率，這是由于RF信號的波長較長（約為10000倍）。立體相機也可以提供3D信息，但只能在較短的距離和有限的照明條件下使用。目前在汽車行業中，幾乎所有的汽車生產商都認為LiDAR是無人駕駛所必需的。而對于長波的操作與單光子靈敏的蓋革模式檢測器的結合應用，將為汽車激光雷達帶來顛覆性的發展，同時這對于未來的自主車輛的導航也將是至關重要的。