LiDAR kilmę galima atsekti septintajame dešimtmetyje. 1960 m., išradus rubino lazerį, LiDAR technologija pradėjo palaipsniui vystytis. 1962 m. Masačusetso technologijos institutas sėkmingai išmatavo atstumą tarp Žemės ir Mėnulio, naudodamas LiDAR, ir nuo tada mokslininkai nuolat atrasdavo potencialią LiDAR vertę. LiDAR pirmą kartą buvo naudojamas automobiliuose nepilotuojamų transporto priemonių iššūkiui, ir nuo to laiko transporto priemonėje montuojamas LiDAR sparčiai vystėsi išmaniojo vairavimo srityje.
Kaip rodo pavadinimas, LiDAR yra radaras, veikiantis optinių dažnių juostoje. Tai radiolokacinė sistema, kuri skleisdama lazerio spindulius nustato taikinio vietą, greitį ir kitus būdingus dydžius. Jo darbo procesas yra pirmiausia optinio dažnio juostoje nukreipti elektromagnetinių bangų aptikimo signalą į tikslinį objektą, o tada palyginti gautą signalą, atsispindintį nuo taikinio, ty tą patį bangos signalą, su perduodamu signalu ir atlikti atitinkamą apdorojimą. gauti taikinio vietą, judėjimo būseną ir kitą būdingą informaciją, tokiu būdu realizuojant taikinio aptikimą ir identifikavimą. Jo maksimalus aptikimo atstumas siekia 200 metrų. Palyginti su milimetrinių bangų radaru, LiDAR gali gauti trimačių kliūčių formos charakteristikas, be kliūčių vietos ir greičio. Todėl LiDAR gali atlikti ir trimatį transporto priemonės aplinkos modeliavimą bei identifikuoti įvairias dinamines ir statines kliūtis.
LiDAR technologija yra tarptautiniu mastu pripažinta kaip išmaniojo vairavimo technologijos pagrindas. Siekiant geresnių bandymų rezultatų, LiDAR optinė sistema tapo tyrimų tašku. LiDAR gali pateikti turtingą aplinkos informaciją, o tai taip pat labai pagerina automatinio išmanaus vairavimo kliūčių išvengimo galimybes. LiDAR taip pat yra pažangus aptikimo metodas, derinantis lazerinę technologiją su šiuolaikine fotoelektrinio aptikimo technologija. Jį galima suskirstyti į perdavimo sistemą, priėmimo sistemą, nuskaitymo sistemą ir informacijos apdorojimą.
Lazerius, kaip jų perdavimo sistemą, paprastai sudaro anglies dioksido lazeriai, puslaidininkiniai lazeriai, kietieji lazeriai su reguliuojamo bangos ilgiu ir kai kurie optinio pluošto plėtimo įrenginiai; priėmimo sistema paprastai naudoja teleskopą ir įvairių formų fotoelektrinius detektorius, tokius kaip fotodaugintuvai, puslaidininkiniai fotodiodai, lavinų fotodiodai, infraraudonųjų ir matomos šviesos kelių elementų aptikimo įtaisai. LiDAR naudoja du darbo režimus: impulsinį arba nuolatinį bangą. Aptikimo metodas gali būti suskirstytas į Mie sklaidą, Rayleigh sklaidą, Ramano sklaidą, Brillouin sklaidą, fluorescenciją, Doplerio ir kitus lazerinius radarus pagal skirtingus aptikimo principus.
Taigi, kaip LiDAR išmatuoja atstumą? Žinome, kad svarbiausia LiDAR atstumo matavimo dalis yra lazerio emisijos ir atspindžio procesas. Tada atstumą iki taikinio galima apskaičiuoti išmatuojant konkretų šio proceso laiką, tai yra skrendančio lazerio laiką. Tada, atsižvelgiant į skirtingų lazerių spinduliuotės signalus, jį galima suskirstyti į impulsinį lazerio diapazono nustatymą ir fazinį lazerio diapazoną.
Impulsinis lazerio diapazonas paprasčiausiai reiškia, kad LiDAR įrašo laiko intervalą nuo lazerio spindulio, kurį atspindi išmatuotas objektas, išspinduliavimo ir imtuvo gaunamo. Pagal žinomą šviesos greitį galima apskaičiuoti išmatuotą atstumą. Konkretus skaičiavimo santykis yra toks:
D=KT/2 (1)
Čia: D yra aptikimo atstumas; T – skrydžio laikas; C yra šviesos greitis. Fazinis lazerio diapazono nustatymas apima lazerio signalo amplitudės moduliavimo problemą. Modifikuotos šviesos amplitudė laikui bėgant periodiškai keisis. Todėl galime išmatuoti moduliuoto lazerio emisijos ir atspindžio fazių pokyčius, kad gautume informaciją apie laiką ir atstumą. Lazerinis radaras sukasi pastoviu greičiu tam tikru greičiu ir nuolat skleidžia infraraudonuosius lazerius, tuo pačiu priimdamas lazerio signalus iš atspindžio taškų, įskaitant tokią informaciją kaip atstumas, laikas ir atspindžio taško horizontalus kampas. Mes naudojame kelis siųstuvus, kad atitiktume skirtingus vertikalius kampus, o tada naudojame šiuos kintamus duomenis, kad gautume informaciją apie atitinkamo atspindžio taško vietą. Surenkame visų atspindžio taškų, surinktų lazerinio radaro, koordinates, pasukę 360 laipsnių kampu į taškinį debesį, ir tada galime gauti visapusišką aplinkos informaciją.
Pagrindiniai rinkoje esantys lazeriniai radarai dabar turi daug komponentų ir kiekvieno komponento skirtingus techninius pasirinkimus, todėl jų atitinkamas poveikis ir sąnaudos natūraliai skiriasi. Pagal skirtingas struktūras transporto priemonėse montuojami lazeriniai radarai gali būti skirstomi į mechaninius besisukančius lazerinius radarus, hibridinius pusiau kietus lazerinius radarus ir visiškai kietojo kūno lazerinius radarus. Mechaninio besisukančio lazerinio radaro technologija yra gana tradicinė ir brandi. Jo pranašumai yra tai, kad jis gali pasiekti 360 laipsnių horizontalaus matymo lauko nuskaitymą supančioje aplinkoje, o jo diapazono galimybė yra gana ilga. Tačiau jo įranga yra didelė, o surinkimas ir derinimas yra gana sudėtingi. Kaina yra didelė, o gamybos ciklas ilgas. Mechaninių komponentų eksploatavimo laikas taip pat sunkiai atitinka automobilių kokybės reikalavimus. Hibridiniai kietojo kūno lazeriniai radarai daugiausia yra MEMS (mikrovibraciniai veidrodiniai) lazeriniai radarai, o kietojo kūno lazeriniai radarai daugiausia yra Flash (prožektorių matrica) ir OPA (optinė fazinė matrica). Tarp jų MEMS lazeriniai radarai turi mažo dydžio, mažos kainos ir lengvos masinės gamybos pranašumus, todėl jie yra plačiausiai naudojami technologijų produktai dabartinėms autonominėms transporto priemonėms.
Tiesą sakant, norint pasiekti protingą vairavimą, toli gražu nepakanka pasikliauti lazeriniu radaru. Kai nepilotuojamos transporto priemonės susiduria su sudėtingomis kelio sąlygomis, reikia daugybės jutiklių, kad būtų galima surinkti ir centralizuotai apdoroti kelio sąlygas realiuoju laiku, kad transporto priemonė galėtų atlikti išsamią analizę ir priimti sprendimą. Žinoma, vienas vienodo tipo jutiklis negali patenkinti nepilotuojamų transporto priemonių poreikių kelių būklės informacijos analizei. Kuo sudėtingesnė kelio aplinka, tuo daugiau reikia skirtingų tipų jutiklių, turinčių savo privalumų.
Dabartinė L2 lygio autonominio vairavimo įranga dažniausiai yra sukurta iš kamerų, milimetrinių bangų radarų ir ultragarso radarų. Tarp jų fotoaparato komponento pranašumas yra tas, kad jis gali aiškiai atpažinti kelio kliūtis, tačiau fotoaparatą iš tikrųjų veikia šviesos intensyvumas; Ultragarsinis radaras yra atbulinės eigos radaras, kurį plačiai naudojame kasdieniame gyvenime. Jo matavimo atstumas yra trumpas ir lengvai paveikiamas oro sąlygų; milimetrinių bangų radaras turi stiprią savybę prasiskverbti į dūmus, todėl gali gerai kompensuoti kameros trūkumus, yra daugiau naudojamas aklųjų zonų stebėjimui ir eismo juostos keitimo pagalbai. Nors jis gali veikti stipriai apšviestoje aplinkoje ir gali prisitaikyti prie palyginti blogų oro sąlygų, jo sprendimo tikslumas bus prastesnis.
Todėl LiDAR gali tiksliau aptikti konkrečius kliūčių kontūrus, atstumą ir kitą informaciją ir paprastai neteisingai įvertins ir nepraleis kliūčių priešais transporto priemonę. Efektyvus LiDAR aptikimo atstumas taip pat yra didesnis nei ankstesnių dviejų. Teoriškai pakankamai ilgas aptikimo atstumas gali suteikti daugiau reakcijos laiko transporto priemonės informacijos apdorojimo centrui.
Mūsų adresas
B-1508 Ruiding Mansion, Nr. 200 Zhenhua Rd, Xihu rajonas
Telefono numeris
0086 181 5840 0345
paštas
info@brandnew-china.com
