前言：激光雷达用传感器领域，华为、比亚迪、大疆无人机等高新技术企业及市场需求量逐年增长，但是大部分激光雷达传感器用封装基座采用日本京瓷，并长期处于垄断地位，国内仅有三环集团、瓷金科技有做封装基座，但在此领域，也仍有较大差距，激光雷达传感器用封装基座在无人驾驶及无人机领域的应用项目，在两层生坯基础上，针对产品特性，作全面评估，拟解决多层叠片层间结合力、金属化层密封性差及压印预切达到后续整版金属化层均匀效果。本文通过激光雷达的技术描述,分析了激光雷达传感器用封装基座在无人驾驶及领域的应用,可以为相关技术应用提供参考。
1、激光雷达传感器
激光雷达的作用很广泛，如：可以区分真实移动中的行人和人物海报、在三维立体的空间中建模、检测静态物体、精确测距等。激光本身具有非常准确的测距能力，其测距精度可达到厘米级。针对基座收缩相融技术要求，突破了收缩尺寸不稳定问题，开展了生坯片与金属钨浆料收缩相融技术研究，通过金属钨浆不同玻璃相含量探索与技术研究，使得激光雷达传感器用多层封装基座产品金属化层与陶瓷可以完全相容，解决因两者不匹配造成的基座气密性低的问题。而通过发射激光束来探测目标位置、速度等特征量的激光雷达，在军事领域以及民用的地理测绘等领域都有广泛的应用。由于激光雷达可以形成精度高达厘米级的3D环境地图，因此它在高级驾驶辅助系统（ADAS）及无人驾驶系统中都发挥了重要作用。大多无人驾驶汽车的架构图中，车顶的一个柱状物体总会吸引人的注意，这个柱状物体就是激光雷达。它可以360°高速旋转，这也就意味着它可以360°发射激光从而达到扫描四周环境的目的。如果是普通雷达，它所能扫描的区域只有很小的分角度，要想全方位扫描只能在车的四周都装上雷达，显然这是不现实的。与雷达原理相似，激光雷达使用的技术是根据激光遇到障碍物后的折返时间计算目标与自己的相对距离。而激光雷达优点很多：测量精度高、可见范围远、方向性好、抗干扰能力强等，兼具了许多传感器的功能，所以它是无人驾驶汽车的重要传感器。但雨雪天气是激光雷达的致命弱点。
2、无人驾驶的发展
1970年左右开始，美国、英国、德国等发达国家，就已开始进行无人驾驶方面的研究工作。1995年美国研发的Navlab-V在混合道路上自主行驶10000km。与此同时，谷歌公司也积极投入到无人驾驶汽车研发中，2005年由塞巴斯蒂安-特龙领导的研发团队设计了斯坦利机器人汽车在沙漠中行驶212.43km。2015年10月20日，美国完成了首次无人驾驶汽车在公共道路上的测试。我国从20世纪80年代开始研究无人驾驶汽车，1992年中国第一辆无人驾驶汽车ATB-1，由上海交通大学、国防科技大学等5所机构研发成功。2011年7月14日，红旗HQ3完成了从长沙到武汉286km全程高速无人驾驶测试。2015年8月，百度公司研发的无人车完成了从百度大厦到奥林匹克公园的道路综合环境下的往返自主行驶，这是我国在无人驾驶领域取得重大突破。
从国内外对无人驾驶研发来看，无人驾驶的发展可分辅助驾驶、半自动驾驶、高度自动驾驶、完全自动驾驶四个阶段，无人驾驶处于完全自动驾驶阶段，也是汽车发展智能化的最终体现。传感器作为无人驾驶汽车的主要部件，是环境感知系统获取外界信息的重要设备，其先进性和精准性直接影响并制约着无人驾驶技术的发展。
激光雷达传感器用封装基座在无人驾驶及领域的应用
3.1激光雷达应用方向
将激光雷达积极应用在无人汽车领域之中，将能够起到良好的效果。为了打破国外技术垄断，实现国产化的要求，我们开展了叠层技术、收缩匹配相融技术、压印技术等关键技术研究，提升产品在功能上的气密性及稳定性能力，降低功耗，突破卡脖子工程，满足半导体行业激光雷达传感器用封装管壳在无人驾驶汽车和无人机等重大工程、重大装备需求。当前很多高级驾驶辅助系统的量产车之中，配置上良好的雷达技术，在推进汽车驾驶活动安全稳定开展方面具有积极作用。而无人驾驶系统之中，对于安全性、精度性等多方面要求较高，需要保证检测的可靠性和高精度性，简单的雷达技术无法满足无人驾驶领域的发展需求。激光雷达作为检测精度更高的现代化传感技术，对于无人汽车领域的总体发展具有积极意义。在激光雷达实际应用的过程，充分使用了接收装置、激光发射和透镜构件，借助于飞行时间原理，获取到目标物体的各项特征数据，包含位置、移动速度、距离，并将其传输到数据处理器之中。
3.2前方水域检测的应用
当无人驾驶智能车辆实施野外环境感知时，水沟或水塘是最危险的障碍物。在激光图像中，水通常呈现表面纹理光滑、高度一致等特征。这容易使无人驾驶车误判其为非障碍区域，继续前行。一旦无人驾驶车辆陷入水中，其系统发动机和电子器件将会损坏，对车辆的任务完成造成重大影响。试验证明激光具有这样的光学特性：当激光束以一定的入射倾斜角打到水面，激光束能量损失主要由两部分组成。其中，一部分在空气—水分界面发生镜面反射，反射光束未能触发激光雷达的接收器装置；另一部分透射到水面以下，只有极其微弱的一部分激光能量返回，也未能触发接收器。这就导致没有光束返回到激光雷达，在激光图像中，这些没有返回值的数据点被称为“无效数据点”，它们的所有返回参数值均为零。另外，一些超出激光雷达测量范围的数据，如来自天空的数据点也是无效数据点。但它们的不同之处在于，在每一列水域数据点上方没有无效点。基于此，可成功地将激光图像中的水域和天空分割开来。同时，还可以近似地确定水域的长度、宽度和距激光雷达的距离等参数。
3.3道路边缘检测与道路特征识别
道路边缘检测可以让无人车更合理的规划当前路径的可行驶区域，在GPS导航失效时保障无人车继续行驶；同时，不同颜色的道路区域反射率不同，基于此，激光雷达可以利用反射率进行车道线检测；对于多线激光雷达，无人车可以利用每条线之间的关系进行坡度检测。
3.4动静态障碍物检测与分类
障碍物检测时无人驾驶汽车自主导航的基本前提和安全保障。对于静态障碍物，无人车需要通过激光雷达准确获取障碍物的位置、宽度、长度、高度等信息以便进行防碰撞、避障等动作；对于动态障碍物，无人车需要通过激光雷达获取障碍物的横纵向移动速度、位置、长宽高、类别等信息，无人车可以基于移动障碍物的信息进行合理的动作规划。
3.5地图构建和定位
在自主驾驶过程中需要一个厘米级的高精度地图，结合环境模型和传感器场景和交通状况感知，最后进行驾驶决策。这其中，激光雷达起到了地图采集、环境感知和辅助定位等功能。
通过采用激光雷达多次行驶获取道路的三维点云数据，进行人工标注，过滤一些点云图中的错误信息，对多次收集的点云数据进行对齐拼接最终形成高清地图。
结束语：激光雷达技术属于先进的光学遥感技术，充分结合了传统雷达技术和现代激光技术的优势，该项技术充分利用相位、振幅的载体作用，能够快速实现三维位置定位目标，精确测量速度，且具有较强的抗干扰能力。激光雷达在无人汽车领域发展过程中具有积极意义，能够良好提升无人驾驶汽车的检测精度，扩展较大的检测范圍，保障无人驾驶汽车运行的安全性和可靠性。
参考文献：
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