盖革模式激光雷达：从机载平台到无人驾驶汽车

（Mode LiDAR:From Airborne Platforms To Driverless Cars）

本文提出了一种基于盖革（Geiger）模式下雪崩二极管(APD)阵列作为接收器件的激光测距新技术。最近，我们将盖革模式技术应用于专为汽车应用而设计的低成本LiDAR系统。

盖革模式下的APD阵列具有单光子探测能力。利用盖革模式探测器对来自机载平台的光探测和测距（LiDAR）信号进行高速采集，同时对大于10公里的极长距离进行三维点云图像的高速采集，使得性能指标大幅增加，比如雷达的区域覆盖率和3D图像分辨率。两种因素（单光子灵敏度和1400纳米以上波长激光的人眼安全性）的组合提供了开创性的汽车激光雷达性能，这对未来的自主车辆导航将是必不可少的。为了高效利用半导体材料，在广泛的视野范围内采集高速率、高分辨率的图像，设计了一维扫描盖革模式测距方案，其中垂直视场（VFoV）覆盖了一个包含512个元件的垂直定向的一维阵列，而水平视场（HFoV）则被扫描镜覆盖。

雷达可以提供三维信息，但与LiDAR相比，它具有较差的横向分辨率，这是由于RF信号的波长较长（约为10000倍）。立体相机也可以提供3D信息，但只能在较短的距离和有限的照明条件下使用。目前在汽车行业中，几乎所有的汽车生产商都认为LiDAR是无人驾驶所必需的。而对于长波的操作与单光子灵敏的盖革模式检测器的结合应用，将为汽车激光雷达带来颠覆性的发展，同时这对于未来的自主车辆的导航也将是至关重要的。