盖世汽车讯 脉冲激光扫描是自动驾驶和机器人移动出行的核心技术，此种技术的原理即定向光脉冲被反射物体向后散射，并利用脉冲发射和探测到脉冲之间间隔的时间来计算深度。此类返回激光脉冲的直接飞行时间（d-ToF）测量结果使得复杂场景的三维成像成为可能。

超快高视场超表面激光雷达的架构（图片来源：蔚蓝海岸大学）

目前，激光雷达技术还需要得到大量的发展，包括提升高角度分辨率的观测视场（FoV），改进成像帧率，通过降低信噪比（SNR）扩大模糊范围，降低制造成本和组件尺寸，从而让其在全球市场上实现大规模工业化应用。

法国蔚蓝海岸大学（Université Côte d'Azur）Patrice Genevet研究小组提出了一个创新解决方案，以解决激光雷达技术的一些限制，并满足汽车激光雷达的苛刻要求。

研究人员介绍了一种超高速FoV脉冲超表面扫描激光雷达实验样机，采用了一个由声光偏转器（AOD）调制的激光二极管，并将其与超表面串联起来，在水平和垂直方面都将FoV增大至150°。此外，超表面的光学特性在不断变化，以扩大偏转装置狭窄的FoV。最后，该系统的探测部分采用了一个高灵敏度的光电探测器，通过一个模数转换器将其进行电子化。

虽然脉冲扫描激光雷达的工作原理简单，但在模糊范围内，即最大可测距离内，通常存在低信噪比和精度较差的问题。此外，在d-ToF成像的模糊范围和探测速度之间会有一定的折衷。认识到此类问题，研究人员提出了一种全新的成像技术，缓解了上述提到的脉冲扫描激光雷达中存在的模糊范围和探测速度之间的折衷问题。

受码分多址（CDMA）脉冲编码法（一种用于电信理论的多路照明技术）的启发，该成像过程利用了AOD的高速扫描速度，还没有影响到模糊范围或结构的简单性。此种技术在低信噪比环境下实现了成像。

实验结果表明，与传统的单脉冲激光雷达相比，分组CDMA技术将激光雷达的模糊范围扩大了35倍，达到了公里。此外，该技术还改进了激光雷达图像的信噪比，在噪声环境或更长距离上实现了更好的性能。

研究人员强调，新的扫描激光雷达系统利用了超表面的能力，几乎可满足汽车激光雷达的要求，还有望实现新应用。该款系统非常紧凑，还有可能被缩小至芯片大小，此种小型化设备将为自动驾驶汽车和机器人行业打开新的可能性，并带来极好的前景。

该研究为下一代高速激光雷达的出现提供了坚实的框架，为新功能提供了新见解，为实现更新颖的尖端技术打开了大门，改进了更顺畅自动驾驶和自适应机器人的前景。