Izvor LiDAR-ja sega v šestdeseta leta prejšnjega stoletja. Leta 1960, po izumu rubinastega laserja, se je začela postopno razvijati tehnologija LiDAR. Leta 1962 je Massachusetts Institute of Technology uspešno izmeril razdaljo med Zemljo in Luno z uporabo LiDAR-a in od takrat so znanstveniki nenehno odkrivali potencialno vrednost LiDAR-a. LiDAR je bil prvič uporabljen v avtomobilih pri izzivu brezpilotnih vozil, od takrat pa se je LiDAR, nameščen v vozilu, hitro razvijal na področju inteligentne vožnje.
Kot že ime pove, je LiDAR radar, ki deluje v optičnem frekvenčnem pasu. Gre za radarski sistem, ki z oddajanjem laserskih žarkov zaznava lokacijo, hitrost in druge značilne veličine cilja. Njegov delovni proces je, da najprej odda signal za zaznavanje elektromagnetnega valovanja v optičnem frekvenčnem pasu proti ciljnemu objektu, nato pa primerja sprejeti signal, ki se odbije od cilja, to je isti valovni signal, z oddanim signalom in izvede ustrezno obdelavo pridobiti lokacijo tarče, stanje gibanja in druge značilne informacije, s čimer se izvede zaznavanje in identifikacija tarče. Njegova največja razdalja zaznavanja doseže 200 metrov. V primerjavi z radarjem z milimetrskimi valovi lahko LiDAR pridobi tridimenzionalne značilnosti oblike ovir poleg lokacije in hitrosti ovir. Zato lahko LiDAR izvede tudi tridimenzionalno modeliranje okolja vozila in identificira različne dinamične in statične ovire.
Tehnologija LiDAR je mednarodno priznana kot temelj tehnologije inteligentne vožnje. Da bi dobili boljše testne rezultate, je optični sistem LiDAR postal raziskovalna vroča točka. LiDAR lahko zagotovi bogate informacije o okolju, kar močno izboljša tudi sposobnost samodejnega izogibanja oviram pri inteligentni vožnji. LiDAR je tudi napredna metoda zaznavanja, ki združuje lasersko tehnologijo s sodobno fotoelektrično tehnologijo zaznavanja. Lahko ga razdelimo na oddajni sistem, sprejemni sistem, sistem skeniranja in obdelavo informacij.
Laserji kot njegov oddajni sistem so na splošno sestavljeni iz laserjev z ogljikovim dioksidom, polprevodniških laserjev, trdnih laserjev z nastavljivo valovno dolžino in nekaterih optičnih ekspanzijskih enot; sprejemni sistem običajno uporablja teleskop in različne oblike fotoelektričnih detektorjev, kot so fotopomnoževalne cevi, polprevodniške fotodiode, lavinske fotodiode, večelementne naprave za zaznavanje infrardeče in vidne svetlobe. LiDAR uporablja dva načina delovanja: pulzni ali neprekinjeni val. Metodo zaznavanja lahko razdelimo na Miejevo sipanje, Rayleighovo sipanje, Ramanovo sipanje, Brillouinovo sipanje, fluorescenco, Doppler in druge laserske radarje v skladu z različnimi principi zaznavanja.
Kako torej LiDAR doseže merjenje razdalje? Vemo, da je najpomembnejši del merjenja razdalje z LiDAR proces laserske emisije in odboja. Nato je mogoče izračunati oddaljenost tarče z merjenjem specifičnega časa tega procesa, to je časa letečega laserja. Nato ga lahko glede na emisijske signale različnih laserjev razdelimo na pulzno lasersko določanje obsega in fazno lasersko določanje obsega.
Impulzno lasersko določanje obsega preprosto pomeni, da LiDAR beleži časovni interval med emisijo laserskega žarka, ki ga odbije merjeni objekt, in sprejemnikom. Glede na znano hitrost svetlobe je mogoče izračunati izmerjeno razdaljo. Posebno razmerje izračuna je naslednje:
D=CT/2 (1)
Kjer je: D razdalja zaznavanja; T je čas letenja; C je svetlobna hitrost. Fazno lasersko določanje obsega vključuje problem amplitudne modulacije laserskega signala. Amplituda modulirane svetlobe se bo sčasoma občasno spreminjala. Zato lahko merimo fazne spremembe emisije in odboja moduliranega laserja, da pridobimo informacije o času in razdalji. Laserski radar se vrti s konstantno hitrostjo pri določeni hitrosti in neprekinjeno oddaja infrardeče laserje, medtem ko sprejema laserske signale z odbojnih točk, vključno z informacijami, kot so razdalja, čas in vodoravni kot odbojne točke. Uporabljamo več oddajnikov, ki ustrezajo različnim navpičnim kotom, nato pa te spremenljive podatke uporabimo za pridobitev informacij o lokaciji ustrezne odbojne točke. Zberemo koordinate vseh odbojnih točk, ki jih zbere laserski radar po vrtenju za 360 stopinj v oblak točk, in nato lahko pridobimo vsestranske informacije o okolju.
Glavni laserski radarji na trgu imajo zdaj veliko komponent in različne tehnične izbire za vsako komponento, zato so njihovi ustrezni učinki in stroški seveda različni. Glede na njihove različne strukture lahko laserske radarje, nameščene v vozilu, razdelimo na mehanske rotacijske laserske radarje, hibridne poltrdne laserske radarje in popolnoma polprevodniške laserske radarje. Tehnologija mehanskega rotacijskega laserskega radarja je relativno tradicionalna in zrela. Njegove prednosti so, da lahko doseže 360-stopinjsko horizontalno skeniranje okoliškega okolja in da je njegova zmožnost doseganja razmeroma dolga. Vendar pa je njegova oprema velika, njena montaža in odpravljanje napak pa sta relativno zapletena. Stroški so visoki, proizvodni cikel pa dolg. Tudi življenjska doba mehanskih komponent je težko izpolniti zahteve glede avtomobilskega razreda. Hibridni polprevodniški laserski radarji so večinoma laserski radarji MEMS (mikrovibracijsko zrcalo), polprevodniški laserski radarji pa so predvsem Flash (foodlight array) in OPA (optični fazni niz). Med njimi imajo laserski radarji MEMS prednosti majhnosti, nizkih stroškov in enostavne množične proizvodnje, zaradi česar so najbolj razširjeni tehnološki izdelki za trenutna avtonomna vozila.
Pravzaprav še zdaleč ni dovolj, da se zanašamo na laserski radar za doseganje inteligentne vožnje. Ko se brezpilotna vozila soočajo s kompleksnimi cestnimi razmerami, je potrebno veliko število senzorjev za zbiranje in centralno obdelavo cestnih razmer v realnem času, tako da lahko vozilo opravi celovito analizo in sprejme odločitev. Seveda en sam tip senzorja ne more zadovoljiti potreb brezpilotnih vozil za analizo informacij o stanju na cestah. Bolj ko je cestno okolje zapleteno, več različnih vrst senzorjev s svojimi lastnimi prednostmi je potrebnih.
Trenutna strojna oprema za avtonomno vožnjo ravni L2 večinoma sprejme zasnovo, ki jo sestavljajo kamere, radarji z milimetrskimi valovi in ultrazvočni radarji. Med njimi je prednost komponente kamere ta, da lahko jasno prepozna ovire na cesti, vendar na kamero dejansko vpliva jakost svetlobe; ultrazvočni radar je radar za vzvratno vožnjo, ki ga pogosto uporabljamo v vsakdanjem življenju. Njegova merilna razdalja je kratka in nanj zlahka vpliva vreme; radar z milimetrskimi valovi ima močno sposobnost preboja dima, zato lahko dobro nadomesti pomanjkljivosti kamere in se bolj uporablja pri nadzoru mrtvega kota in pomoči pri menjavi voznega pasu. Čeprav lahko deluje v okoljih z močno svetlobo in se lahko prilagodi razmeroma slabim vremenskim razmeram, bo njegova natančnost presoje slabša.
Zato lahko LiDAR natančneje zazna specifične obrise, razdaljo in druge informacije o ovirah ter na splošno ne bo napačno ocenil ali spregledal ovir pred vozilom. Tudi učinkovita razdalja zaznavanja LiDAR-ja je daljša od prejšnjih dveh. Teoretično lahko dovolj velika razdalja zaznavanja zagotovi daljši reakcijski čas za center za obdelavo informacij o vozilu.
Naš naslov
Dvorec B-1508 Ruiding, št. 200 Zhenhua Rd, okrožje Xihu
Telefonska številka
0086 181 5840 0345
E-pošta
info@brandnew-china.com
