由于 LiDAR 旨在在自动驾驶和其他领域大放异彩，Quanergy 展示了其业界首个基于固态 OPA 的 LiDAR，希望能够减轻尺寸、可扩展性和成本限制。

在过去十年中，LiDAR（光检测和测距）已成为一种流行的3D 成像技术，扩展到从自动驾驶汽车到手机的设备中。

像雷达一样，但使用光，它通过使用一个包含移动激光二极管和光电二极管的系统来工作，用于将光脉冲反射到物体和从物体反射回来，确定它们与传感器之间的相对距离。

通用 LiDAR 系统的示例。图片由Quanergy 提供

一般来说，LiDAR 数据然后被处理成 3D 地图，其中包含有关物体或陆地块形状和表面特征的精确信息，使这些传感器能够为不同类型的车辆提供 3D 视觉，如机器人、汽车、飞机和固定系统，如智能基础设施和工业机器。

尽管有 LiDAR 技术的使用和能力，但仍然存在一些挫折。传统上，这些传感器体积大且价格昂贵，因为它们使用机电元件来控制激光和接收器系统。此外，机械传感器中的运动部件在冲击或振动过程中容易受到干扰，这在安装在汽车或机器人上时很常见。

机械 LiDAR 挑战促使工程师研究其他技术来开发小型、低功耗和具有成本效益的 设计，即固态 LiDAR，其本身不使用移动部件。取而代之的是，采用诸如MEMS（即使是微机电技术，但该技术仍被视为固态技术）或相控阵等技术来将光束导向特定方向。

Quanergy Systems 是一家致力于固态 LiDAR 创新的公司。本周，Quanergy 宣布了其 S3 系列激光雷达的开发，这应该是第一个使用光学相控阵 (OPA) 的真正固态激光雷达，它也是可扩展的、具有成本效益的，并且可以用于大规模市场生产。

本文将介绍 LiDAR 系统中使用的 OPA，Quanergy 的“行业首创”传感器是什么样的，以及 LiDAR 技术的未来可能是什么样子。

LiDAR 系统中的光学相控阵

如前所述，Quanergy 最新 LiDAR 系统的一项关键功能是使用 OPA。OPA 是为多种用途（主要是 LiDAR 传感器）开发的半导体光子技术，其中需要随机访问光束生成、指向和转向。 

OPA 背后的一般原则。图片由Quanergy 提供

该技术使用放置在 2D 阵列中的硅元件。每个单元都是同相和振幅完全可控的像素，允许通过在表面上产生相位梯度以电子方式控制光束，使 OPA 真正成为固态，因为它没有任何移动部件。

对于 LiDAR 中的使用，OPA 可能能够克服机械传感器的局限性，同时还具有实现更高分辨率和保真度的潜力。 

硅芯片不仅比机械零件的生产成本更低，而且体积更小，消耗的能源也少得多。这些优势允许无缝集成到许多技术中，而不会出现干扰本身或干扰其嵌入系统的功能或美感。

现在已经更好地理解了 OPA 的一般概念，让我们深入了解 Quanergy 的最新传感器。

Quanergy 基于 OPA 的 LiDAR

Quanergy 开发的 S3 系列 LiDAR 传感器是使用CMOS技术制造的基于 OPA 的设计。由于工程师已经熟悉这种类型的半导体制造，因此 Quanergy 相信设计人员可以利用具有成本效益的工艺轻松地将其传感器扩展到大规模市场生产。

使用发射器、接收器和处理器以及用于波束成形和转向的 OPA 的概念表示。截图由Quanergy [视频] 提供

Quanergy 与亚利桑那州的一家名为ZEV（零电动汽车）的公司合作，该公司提供可持续和可访问的车队电气化以减少碳排放并加速电动汽车的采用，以展示相关传感器的功能。 

在演示中，一辆测试车辆配备了 OPA LiDAR 传感器和用于地形视觉的常规摄像头。该测试包括在明亮的环境中在长达一百米的多个距离内跟踪目标车辆。

据 Quanergy 称，OPA 传感器的演示不仅比机械 LiDAR 具有显着优势，而且与其他固态 LiDAR 技术相比也具有显着优势。 

测试车辆能够在明亮的环境中始终保持安全，即使使用只有 10% 能见度的目标物体，模拟其他传感器很难检测到的物体。

Quanergy 表示，其 S3 系列传感器可以提供超过 100,000 小时的平均故障间隔时间，这对于机械 LiDAR 来说只有数千小时。由于该传感器专为汽车行业而设计，旨在满足检测物体和避免碰撞方面最严格的汽车法规要求。其面向大众市场生产的目标价格为 500 美元，并计划提供更远的距离、更大的垂直视野和更高的数据速率。

激光雷达的未来

Quanergy 展示的技术可以应用于其他行业和科学领域，而不仅仅是自动驾驶。以前，这项技术看起来像是安装在车辆顶部的大型旋转装置。该测试表明，LiDAR 有可能变得像信用卡一样小且不易察觉。

大规模生产这些微型和低功率 LiDAR 传感器的能力将为未来集成到已经建立的基础设施和系统中打开大门。通过消除困扰传统 LiDAR 的许多挑战，固态 OPA 传感器可能对该技术的大规模采用和集成至关重要。