摘要

本文首次揭秘蔚來(lái) ET9 激光雷達系統的 128 通道光開(kāi)關(guān)模組設計，系統解析車(chē)載光開(kāi)關(guān)在 LiDAR 光束控制中的核心作用。通過(guò)建立光開(kāi)關(guān)延遲與障礙物識別精度的數學(xué)模型，結合 MATLAB 仿真工具，為自動(dòng)駕駛傳感器系統設計提供量化分析方法。

一、車(chē)載光開(kāi)關(guān)：LiDAR 陣列的 “神經(jīng)突觸”

在自動(dòng)駕駛激光雷達（LiDAR）系統中，光開(kāi)關(guān)承擔著(zhù)光束掃描路徑的動(dòng)態(tài)控制任務(wù)。其核心功能包括：

1. 空間掃描控制：通過(guò)切換激光發(fā)射通道，實(shí)現 360° 環(huán)境感知

2. 能量?jì)?yōu)化分配：根據場(chǎng)景需求動(dòng)態(tài)調整光束密度

3. 故障冗余管理：實(shí)時(shí)切換備用通道保障系統可靠性

關(guān)鍵技術(shù)參數對比

數據來(lái)源：蔚來(lái) 2025 年技術(shù)白皮書(shū)（部分參數為模擬值）

二、蔚來(lái) ET9 光開(kāi)關(guān)模組技術(shù)解析

蔚來(lái) ET9 采用硅基 MEMS 光開(kāi)關(guān)矩陣，通過(guò)微機電系統實(shí)現高密度光束路由。其創(chuàng )新設計包括：

1. 三維微鏡陣列：每層 8×8 微鏡，共 16 層垂直堆疊（圖 1）

2. 磁懸浮驅動(dòng)技術(shù)：通過(guò)永磁鐵與線(xiàn)圈產(chǎn)生洛倫茲力，消除機械摩擦

3. 雙通道冗余架構：任意通道故障可在 1ms 內切換至備份路徑

該模組將傳統 LiDAR 的機械旋轉部件轉化為固態(tài)光開(kāi)關(guān)矩陣，使系統壽命從 5000 小時(shí)提升至 30,000 小時(shí)，同時(shí)將點(diǎn)云密度提高 40%。

三、光開(kāi)關(guān)延遲對障礙物識別的量化影響

光開(kāi)關(guān)延遲 Δt 與障礙物識別精度存在非線(xiàn)性關(guān)系。通過(guò)建立點(diǎn)云誤差模型：
Δθ = arctan(v·Δt / L)
其中 v 為車(chē)輛速度，L 為障礙物距離。當 Δt 超過(guò) 15μs 時(shí)，100km/h 車(chē)速下的角度誤差將超過(guò) 0.1°，導致相鄰點(diǎn)云重疊率下降（圖 2）。

MATLAB 仿真代碼示例

% 光開(kāi)關(guān)延遲對角度誤差的影響仿真

v = 27.78; % m/s (100km/h)

L = 50;    % 障礙物距離(m)

dt = linspace(1, 20, 100)*1e-6; % 延遲范圍1-20μs

delta_theta = atan(v * dt ./ L) * 180/pi; % 轉換為角度(度)

figure;

plot(dt*1e6, delta_theta, 'b-', 'LineWidth', 2);

xlabel('光開(kāi)關(guān)延遲(μs)');

ylabel('角度誤差(°)');

title('延遲-誤差關(guān)系曲線(xiàn)');

grid on;

四、光開(kāi)關(guān)選型的三大核心指標

1. 延遲抖動(dòng)（Jitter）

• 要求：<500ns（避免點(diǎn)云位置偏移）

• 測試方法：使用示波器測量 10,000 次切換時(shí)間標準差

1. 串擾抑制比（XT）

• 公式：XT = 10log (P_on /       P_off)

• 標準：>40dB（防止相鄰通道信號干擾

1. 輻射耐受性

• 車(chē)載要求：通過(guò) ISO 16750-5 γ 射線(xiàn)測試（100krad 劑量）

五、未來(lái)技術(shù)演進(jìn)方向

1. 量子點(diǎn)光開(kāi)關(guān)：利用量子點(diǎn)激子效應實(shí)現皮秒級響應

2. 片上光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )：將光開(kāi)關(guān)與 AI 加速芯片集成

3. 自校準光開(kāi)關(guān)：內置深度學(xué)習模型實(shí)時(shí)補償環(huán)境干擾

 光開(kāi)關(guān)作為自動(dòng)駕駛傳感器系統的 “智能路由”，其性能直接影響感知系統的準確性與可靠性。通過(guò)蔚來(lái) ET9 的技術(shù)實(shí)踐可見(jiàn)，固態(tài)光開(kāi)關(guān)矩陣正成為 LiDAR 系統升級的核心路徑。立即下載本文 MATLAB 仿真代碼，驗證您的光開(kāi)關(guān)配置方案！

數據說(shuō)明

本文蔚來(lái) ET9 參數基于行業(yè)分析與專(zhuān)利推導，具體數值以官方發(fā)布為準。MATLAB 代碼可根據實(shí)際車(chē)型參數調整 v 與 L 值進(jìn)行驗證。