Scala的lidar拆解

昨天和朋友说起了这个 Scala 激光雷达，他没有仔细拆解来做一个存档，好在这是第一个被大规模商用的一款 Lidar 产品，拆解的信息也比较多，我们根据现有的信息梳理一下这个 Lidar 的结构。 

图 1 Scala Lidar

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Scala Lidar 拆解

Scala 是基于机械系统的激光雷达，由法雷奥与其战略合作伙伴 IBEO 共同开发。通过下图中的激光单元发出激光至旋转扫描镜（Mirror），被偏转向前发射（扫描角度 145°），通过待检测的车外物体的反射光经光学系统被左下方的探测器接收。 

图 1 Scala lidar 拆解的各个部分

下面这张图能够比较清楚的把这些结构一一对应起来，这里也主要包含三个部分，激光单元、旋转扫描镜和主板。采用直接飞行时间法（DToF），激光光束操作单元是旋转扫描镜，光源是高功率激光二极管，探测器是雪崩光电二极管（APD）阵列。 

1）旋转扫描镜：Scala 的机械系统主要是旋转镜，探测为 150 米，水平视场角为 145°，垂直视场角为 3.2°。电机控制单元由带有控制驱动器的定子和转子以及用于运动检测的 MPS40S 霍尔传感器组成

图 2Scala 的结构示意图

2）激光板：激光单元如下所示，主要包括几个部分所组成，粉色为发射部分，蓝色为接收部分，红色为电源部分，绿色为连接器。 

图 3 激光发生器里面的四块板子

发射部分的激光发生器采用 3 引脚 TO 型封装，管芯面积为 0.27mm^2  ，激光功率为 75 W，直径为 5.6 mm。采用边缘发射激光器（EEL）技术，发射的激光波长为 905 纳米（nm），探测波形为脉冲波。接收单元使用 First Sensor 的雪崩光电二极管（APD）来接收返回的激光束，APD 是一种高速光电二极管，它使用光子倍增来获得低噪声信号。 

图 4 激光板上的核心器件

3) 主板：主板主要包括电源管理和处理运算两部分，计算部分的核心包括 Xilinx XA7Z010 SoC 双核 ARM Cortex-A9、32 位 ST 的 SPC56EL60L3 微控制器；电源管理部分主要包括 ADI 的同步降压稳压器，Infenion 的双通道 HSD，ADI LDO 的三路单片降压 IC 和 Allegro  风扇驱动器 IC，外部的 FlexRay 芯片等等 

图 5 Scala 的主控板概览

整个系统的功能结构如下图所示： 

图 6 两块板子的结构

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Scala Lidar 参数和发展

从 SCALA 系列产品路线图，第二代 Scala 特性上，垂直视场角增加 3 倍，从四线增加到 16 线。 

图 7 法雷奥 SCALA 第一代产品与第二代产品的参数对比

后续为了满足探测要求，法雷奥将推出“SCALA Cocoon”系统，将 5 个 SCALA 激光扫描仪组合在一起，实现汽车周围 360°环境探测。在低成本方面，Valeo 还将计划推出采用 MEMS 微镜的混合固态激光雷达——SCALA 激光扫描仪第三代产品。

小结：硬件的东西看上去简单，但是和软件有高度的耦合，这是之前为什么每个系统的 know how 基本都掌握在零部件企业手里，随着激光雷达处理的软件顶层的往车企转移，后续 lidar 的软件在底层可能也会简化一些，这个领域还是有一定的成长空间。