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激光雷达毫米波雷达与AEC-Q100/102认证解析

2025-05-12
21 作者: NTEK北测检测集团
本文关键词:
伴随无人驾驶的日趋成熟,机器之眼也从高端局走向了普罗大众,主流用于周围环境感测的传感器激光雷达、毫米波雷达的纷争也随之成为大家茶余饭后的热议话题。本篇则抛砖引玉,带大家粗浅的了解它们的原理、系统架构、探测方式、应用及优缺点。


激光雷达是一种集激光、全球定位系统 (GPS) 和惯性测量设备三种技术于一身的系统,也称为LiDAR (Light Detection and Ranging) 。

激光雷达以激光器为辐射源雷达,通过向目标发射激光束探测目标的位置、速度等特征量,并根据接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,经过适当处理后,可以获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而实现对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。

以下是激光雷达技术与应用的一些关键知识点:
工作原理

激光雷达的工作原理是向目标发射探测信号(激光束) ,然后将接收到的从目标反射回来的信号 (目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。


系统组成

激光雷达系统主要由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成。其中,激光发射机将电脉冲变成光脉冲发射出去,光学接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲,然后送到显示器进行显示。



探测方式

1.直接探测激光雷达
直接探测激光雷达通过直接接收目标反射或散射的激光束,从而获取目标的信息。这种方式的优点是简单可靠,适用于远距离探测和高速运动目标的测量。但是,由于直接探测激光雷达的接收器会接收到背景噪声和其他干扰信号,因此需要采取一定的抗干扰措施。

2.干涉仪激光雷达
干涉仪激光雷达利用激光束的干涉现象来探测目标。当两束激光干涉时,会产生明暗相间的条纹,通过测量条纹的数量和变化,可以确定目标的距离和速度。干涉仪激光雷达具有高精度和高分辨率,但是需要稳定的干涉条件和精密的测量仪器,因此成本较高。

3.扫描激光雷达
扫描激光雷达通过扫描激光束来获取目标的信息。它通常采用机械或非机械方式来控制激光束的指向,对目标进行逐点扫描,并接收反射或散射的激光信号。扫描激光雷达可以获得目标的详细一维形状和位置信息,但是扫描时间和数据采集时间较长。

4.相控阵激光雷达
相控阵激光雷达采用一组小型发射器阵列来发射激光束,并通过相位控制技术来精确控制每个发射器的相位,这种方式的优点是具有高精度、高分辨率和高速数据采集能力,同时具有较广的视角和较强的抗干扰能力。但是,相控阵激光雷达的成本较高,并且需要复杂的控制系统和技术。


应用领域
激光雷达被广泛用于航空测量地形测绘、无人驾驶、气象观测、遥感等领域。相比普通微波雷达,激光雷达因为使用的是激光束,工作频率较高,从而具有更高的精度和分辨率。同时,由于激光雷达的隐蔽性好,抗干扰能力强,使得它在军事应用中也有着广泛的应用前景。

激光雷达优缺点
激光雷达优点主要表现在以下几点:
1.分辨率高
激光雷达的分辨率较高,能够获取目标的详细信息,如速度、距离、角度等。

2.抗干扰能力强
激光雷达的信号是光速,不易受电磁干扰和无线电干扰。

3.信息处理能力强
激光雷达可以获取目标的多种信息,如形状、大小、方向等,便于进行目标分类和识别。
激光雷达缺点:主要表现在成本相对较高,对环境要求较高、难以处理复杂环境和恶劣天气等方面。


毫米波雷达

毫米波雷达是工作在毫米波波段 (30~300GHz,波长为1~10mm) 的雷达。它兼有微波雷达和光电雷达的一些优点,具有高分辨率、高灵敏度、抗干扰和反隐身能力强的特点,穿透雾、烟、灰尘的能力也较强,全天候(大雨天除外)全天时工作。因此,毫米波雷达在目标识别、成像、跟踪、测量和定位等方面具有广泛应用。
以下是毫米波雷达技术与应用的一些关键知识点:

工作原理
通过发射机发射毫米波信号,信号遇到目标后反射毫米波信号遇到目标后,会反射回来,被雷达接收机接收。通过对反射信号的频率、相位、幅度等信息进行测量和比较,可以获得目标的距离、速度、方位角等信息。

系统组成
毫米波雷达系统通常由天线、发射器、接收器、处理器等部分组成。其中,发射系统是毫米波雷达的核心部件,主要由射频发生器、功率放大器、锁相环等组成,主要负责产生并放大毫米波信号,以便向目标物体发射;接收系统则主要由低噪声放大器、混频器、滤波器等部分组成,主要负责将接收到的毫米波信号放大和滤波,同时进行信号处理。


探测方式
1.脉冲雷达
脉冲雷达通过发射毫米波段的脉冲信号,然后接收目标物体反射回来的信号,通过测量反射信号的时间差和相位差来计算目标物体的距离和速度。


2.连续波雷达
连续波雷达通过发射连续的毫米波信号,同时接收目标物体反射回来的信号,通过测量反射信号的频率变化来计算目标物体的距离和速度。


3.合成孔径雷达
合成孔径雷达通过发射毫米波信号,然后接收目标物体反射回来的信号,通过多个脉冲信号的相位差来计算目标物体的距离和速度。

4应用领域
毫米波雷达具有高分辨率、高精度、高可靠性、抗干扰能力强等优势,被广泛应用于汽车交通、医学、建筑、航空航天、安全监控等领域,尤其在自动驾驶汽车、智能城市等领域中具有非常重要的作用。

5毫米波雷达优缺点
毫米波雷达优点主要表现在以下几点:
1.穿透能力强
毫米波雷达可以穿透雾雨、雪等恶劣天气,具有较强的穿透能力。


2.识别能力强
毫米波雷达可以识别物体的形状和大小,能够较好地分辨出车辆、行人等不同目标。


3.成本适中
毫米波雷达的成本相对较低,适合大规模生产和应用。

毫米波雷达缺点主要表现在:分辨率较低、对移动目标的检测能力较弱、容易受到地形和建筑物等复杂环境的影响等方面。

车规级AEC-Q100/102测试认证
激光雷达需要通过的AEC-Q102测试认证
AEC-Q102是专门针对激光雷达的核心器件激光器和光电探测器而制定的新标准,让激光雷达“有法可依”,AEC-Q102专门规定了针对激光器件的以下部分:
1.4.5章测试注意事项(Notes for Testing Laser Components);
2.流程变更指南(Process Change Guideline for Laser Components);
3.最小参数测试要求和失效标准(Minimum Parametric Test Requirements and Failure Criteria);
4.Table 3认证测试方法(Qualification Test Methods);
5.Table 3某些专门针对Laser的测试要求(Required only for laser components.)。

北测车规元器件认证实验室AEC-Q102测试项目
1.各项参数测试:如光电性能测试、外观、参数验证、物理尺寸、热阻等;
2.环境应力实验:按照军用电子器件环境适应性标准和汽车电子通用环境适应性标准,执行器件的应力实验,如高温工作、高温反偏、高温高湿工作、高温高湿反偏、温度循环、功率温度循环、间歇工作寿命、低温工作寿命、脉冲工作、振动、冲击、气密性、凝露、硫化氢、混合气体等;
3.工艺质量评价:针对封装、后续电子组装工艺,以及使用可靠性进行的相应元器件工艺质量评价,如ESD、DPA、端子强度、耐焊接热、可焊性、绑线拉力剪切力、芯片推力、品须生长等。


组别

检测项目

参考标准

适用类型

样品数量

A组

预处理(PC)

JEDEC JESD22-A113

仅适用于WHTOL1、WHTOL2、PTC、TC 测试对象

312

高温高湿工作寿命 (WHTOL1)

JEDEC JESD22-A101

LED/激光器件

78

高温高湿工作寿命 (WHTOL2)

JEDEC JESD22-A101

LED/激光器件

78

高温高湿反向电压 (H3TRB)

JEDEC JESD22-A101

光电晶体管/光电二极管

78

功率循环(PTC)

JEDEC JESD22-A105

LED/激光器件

78

间歇工作寿命(IOL)

MIL-STD-750-1方法1037

光电晶体管/光电二极管

78

温度周期变化(TC)

JEDEC JESD22-A104

所有测试对象

78

B组

高温工作寿命(HTOL1)

JEDEC JESD22-A108

LED/激光器件

78

高温工作寿命(HTOL2)

JEDEC JESD22-A108

LED/激光器件

78

高温反向偏压 (HTRB)

JEDEC JESD22-A108

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