在自動駕駛與智能交通領(lǐng)域，激光雷達憑借毫米級測距精度與三維環(huán)境建模能力，已成為核心感知器件。然而，雨霧等惡劣天氣導致的激光散射與吸收，始終是制約其性能的關(guān)鍵瓶頸。數(shù)據(jù)顯示，約30%的交通事故與能見度降低相關(guān)，而傳統(tǒng)激光雷達在濃霧中的探測距離衰減超60%。在此背景下，偏振調(diào)制技術(shù)與多光譜融合技術(shù)的突破，為激光雷達的雨霧穿透能力優(yōu)化開辟了新路徑。

一、雨霧環(huán)境對激光雷達的物理制約

激光在雨霧中的衰減主要源于米氏散射與吸收效應(yīng)。當1550nm波長激光穿透100米濃霧時，水滴直徑(2-20μm)與激光波長的匹配導致散射截面激增，信號強度衰減至初始值的15%以下。傳統(tǒng)激光雷達采用單一波長與固定發(fā)射模式，在雨霧中面臨三大挑戰(zhàn)：

后向散射噪聲：雨滴表面產(chǎn)生的米氏散射形成雜散光，覆蓋有效回波信號;

目標特征丟失：霧氣導致激光穿透率下降，目標邊緣細節(jié)模糊化;

動態(tài)環(huán)境適應(yīng)性差：雨速、霧濃度實時變化，傳統(tǒng)固定參數(shù)系統(tǒng)難以快速響應(yīng)。

華為ADS Max系統(tǒng)在得州Robotaxi測試中暴露的問題極具代表性：其905nm激光雷達在暴雨中誤將雨簾識別為障礙物，導致緊急制動觸發(fā)頻率增加300%。而特斯拉純視覺方案在濃霧中完全失效的案例，更凸顯了多傳感器融合的必要性。

二、偏振調(diào)制技術(shù)：破解雨霧散射密碼

偏振調(diào)制通過控制激光的偏振態(tài)，實現(xiàn)雨霧環(huán)境下的信號增強與噪聲抑制。其核心機制在于：

偏振選擇性透射：球形水滴對線偏振光的后向散射保持原偏振方向，而非球形冰晶(如雪片)會產(chǎn)生垂直偏振分量。通過偏振分光鏡分離兩類散射光，可濾除85%以上的雨滴噪聲。

動態(tài)偏振補償：極狐阿爾法S HI版搭載的華為激光雷達采用電光晶體實時調(diào)制偏振角，在雨霧中自動切換至橢圓偏振模式，使回波信號強度提升40%。實測數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)使中雨環(huán)境下的探測距離從45米延長至78米。

偏振-強度聯(lián)合解碼：武漢大學研發(fā)的高光譜激光雷達將偏振信息與光譜數(shù)據(jù)融合，通過解算霧滴尺寸分布反演能見度參數(shù)。在200米濃霧測試中，系統(tǒng)成功識別出隱藏在霧中的側(cè)翻貨車，而傳統(tǒng)雷達完全失效。

宇瞳光學開發(fā)的偏振模場適配器已實現(xiàn)量產(chǎn)，其插入損耗<0.2dB，偏振消光比>30dB，使1550nm激光雷達的雨霧穿透率提升25%。該器件在比亞迪仰望U8車型上的應(yīng)用，使車輛在暴雨中的自動泊車成功率從72%提升至91%。

三、多光譜融合技術(shù)：穿透雨霧的復合武器

單一波長激光在雨霧中的局限性催生了多光譜融合方案。其技術(shù)路徑包含三個層次：

波長協(xié)同探測：禾賽科技AT512雷達采用905nm+1550nm雙波長設(shè)計，前者用于近距離高精度建模，后者實現(xiàn)200米外障礙物探測。在薄霧環(huán)境中，雙波長融合使點云密度提升3倍，誤檢率下降至0.3%。

光譜特征識別：高光譜激光雷達通過50個波段(400-1000nm)連續(xù)采樣，獲取目標的光譜指紋。實驗表明，該技術(shù)可區(qū)分雨滴(反射峰在850nm)與真實障礙物(反射峰在650nm)，在暴雨中實現(xiàn)98%的障礙物正確分類。

時空-光譜聯(lián)合校準：水晶光電開發(fā)的藍寶石保護窗口集成窄帶濾光片，在1550nm波段實現(xiàn)OD6級環(huán)境光抑制。配合時間門控技術(shù)，系統(tǒng)可排除99.9%的太陽光干擾，使正午強光下的探測精度與夜間持平。

四、技術(shù)落地

國產(chǎn)供應(yīng)鏈的突破為技術(shù)商用化奠定基礎(chǔ)：

舜宇光學：非球面透鏡良率提升至95%，單套光學組件成本下降18%;

永新光學：為蔚來ET9提供MEMS振鏡，掃描速度達120Hz，功耗降低40%;

瑞華泰：CPI薄膜透光率突破92%，彎曲壽命超50萬次，支撐折疊屏雷達設(shè)計。

華為ADS4.0系統(tǒng)集成了偏振調(diào)制與多光譜技術(shù)，其超遠距雷達在300米濃霧中仍可識別車道線，支持車位到車位全場景自動泊車。2025年Q2數(shù)據(jù)顯示，搭載該系統(tǒng)的車型在雨霧天氣事故率較上一代降低67%。

五、智能光學重構(gòu)感知邊界

下一代激光雷達將向全固態(tài)、自適應(yīng)方向發(fā)展：

光學相控陣(OPA)：通過硅基光子集成實現(xiàn)無機械掃描，掃描速度突破MHz級;

液態(tài)晶體透鏡：0.1秒內(nèi)完成焦距切換，兼顧遠距探測與近場廣角掃描;

量子傳感融合：結(jié)合原子磁力計，在GPS拒止環(huán)境下實現(xiàn)厘米級定位。

當1550nm激光穿透300米濃霧時，其攜帶的不僅是位置信息，更是對生命安全的承諾。偏振調(diào)制與多光譜技術(shù)的融合，正在重塑自動駕駛的感知邊界——這不僅是技術(shù)的突破，更是對“安全第一”原則的堅守。隨著模造玻璃產(chǎn)能擴張與非球面鏡片成本下降，激光雷達從“豪華配置”向“安全標配”的進化，已不可逆轉(zhuǎn)。