LiDAR pirmsākumi meklējami pagājušā gadsimta 60. gados. 1960. gadā pēc rubīna lāzera izgudrošanas LiDAR tehnoloģija sāka pakāpeniski attīstīties. 1962. gadā Masačūsetsas Tehnoloģiju institūts veiksmīgi izmērīja attālumu starp Zemi un Mēnesi, izmantojot LiDAR, un kopš tā laika zinātnieki ir nepārtraukti atklājuši LiDAR potenciālo vērtību. LiDAR pirmo reizi tika izmantots automašīnās bezpilota transportlīdzekļa izaicinājumā, un kopš tā laika transportlīdzekļos uzstādītais LiDAR ir strauji attīstījies viedās braukšanas jomā.
Kā norāda nosaukums, LiDAR ir radars, kas darbojas optiskajā frekvenču joslā. Tā ir radara sistēma, kas, izstarojot lāzera starus, nosaka mērķa atrašanās vietu, ātrumu un citus raksturīgos lielumus. Tās darba process ir vispirms izstarot elektromagnētisko viļņu noteikšanas signālu optiskajā frekvenču joslā uz mērķa objektu, un pēc tam salīdzināt saņemto signālu, kas atstarots no mērķa, tas ir, to pašu viļņu signālu, ar pārraidīto signālu un veikt atbilstošu apstrādi. iegūt mērķa atrašanās vietu, kustības stāvokli un citu raksturīgu informāciju, tādējādi realizējot mērķa noteikšanu un identifikāciju. Tā maksimālais noteikšanas attālums sasniedz 200 metrus. Salīdzinot ar milimetru viļņu radaru, LiDAR papildus šķēršļu atrašanās vietai un ātrumam var iegūt arī šķēršļu trīsdimensiju formas raksturlielumus. Tāpēc LiDAR var veikt arī transportlīdzekļa vides trīsdimensiju modelēšanu un identificēt dažādus dinamiskus un statiskus šķēršļus.
LiDAR tehnoloģija ir starptautiski atzīta kā inteliģentas braukšanas tehnoloģijas pamats. Lai iegūtu labākus testa rezultātus, LiDAR optiskā sistēma ir kļuvusi par pētniecības karsto punktu. LiDAR var nodrošināt bagātīgu vides informāciju, kas arī ievērojami uzlabo viedās braukšanas automātisko šķēršļu apiešanas spēju. LiDAR ir arī uzlabota noteikšanas metode, kas apvieno lāzertehnoloģiju ar modernu fotoelektrisko noteikšanas tehnoloģiju. To var iedalīt pārraides sistēmā, uztveršanas sistēmā, skenēšanas sistēmā un informācijas apstrādē.
Lāzeri kā to pārraides sistēma parasti sastāv no oglekļa dioksīda lāzeriem, pusvadītāju lāzeriem, cietajiem lāzeriem ar regulējamu viļņu garumu un dažām optiskā stara izplešanās vienībām; uztveršanas sistēma parasti izmanto teleskopu un dažādu veidu fotoelektriskos detektorus, piemēram, fotopavairotāju lampas, pusvadītāju fotodiodes, lavīnu fotodiodes, infrasarkanās un redzamās gaismas daudzelementu noteikšanas ierīces. LiDAR izmanto divus darba režīmus: impulsu vai nepārtrauktu viļņu. Noteikšanas metodi var iedalīt Mie izkliedē, Reilija izkliedē, Ramana izkliedē, Brillouin izkliedē, fluorescencē, Doplera un citos lāzera radaros saskaņā ar dažādiem noteikšanas principiem.
Tātad, kā LiDAR panāk attāluma mērīšanu? Mēs zinām, ka LiDAR attāluma mērīšanas vissvarīgākā daļa ir lāzera emisijas un atstarošanas process. Pēc tam mērķa attālumu var aprēķināt, izmērot šī procesa īpašo laiku, tas ir, lidojošā lāzera laiku. Pēc tam atbilstoši dažādu lāzeru emisijas signāliem to var iedalīt impulsa lāzera diapazonā un fāzes lāzera diapazonā.
Impulsu lāzera diapazona noteikšana vienkārši nozīmē, ka LiDAR reģistrē laika intervālu starp lāzera stara izstarošanu, ko atstaro mērīts objekts un uztver uztvērējs. Pēc zināmā gaismas ātruma var aprēķināt izmērīto attālumu. Konkrētā aprēķina attiecība ir šāda:
D=CT/2 (1)
Kur: D ir noteikšanas attālums; T ir lidojuma laiks; C ir gaismas ātrums. Fāzes lāzera diapazona noteikšana ietver lāzera signāla amplitūdas modulācijas problēmu. Modulētās gaismas amplitūda laika gaitā periodiski mainīsies. Tāpēc mēs varam izmērīt modulētā lāzera emisijas un atstarošanas fāzes izmaiņas, lai iegūtu informāciju par laiku un attālumu. Lāzera radars griežas nemainīgā ātrumā ar noteiktu ātrumu un nepārtraukti izstaro infrasarkanos lāzerus, vienlaikus saņemot lāzera signālus no atstarošanas punktiem, tostarp informāciju, piemēram, attālumu, laiku un atstarošanas punkta horizontālo leņķi. Mēs izmantojam vairākus raidītājus, lai atbilstu dažādiem vertikālajiem leņķiem, un pēc tam izmantojam šos mainīgos datus, lai iegūtu informāciju par attiecīgā atstarošanas punkta atrašanās vietu. Mēs apkopojam visu lāzerradara savākto atstarošanas punktu koordinātas pēc 360 grādu pagriešanas punktu mākonī, un tad varam iegūt vispusīgu vides informāciju.
Tirgū esošajiem parastajiem lāzera radariem tagad ir daudz komponentu un dažādas tehniskās izvēles katrai sastāvdaļai, tāpēc to atbilstošā ietekme un izmaksas ir dabiski atšķirīgas. Transportlīdzekļos uzstādītos lāzerradarus atkarībā no to dažādajām struktūrām var iedalīt mehāniskos rotējošos lāzerradaros, hibrīdos puscietos lāzerradaros un pilnībā cietvielu lāzerradaros. Mehāniskā rotējošā lāzera radara tehnoloģija ir salīdzinoši tradicionāla un nobriedusi. Tās priekšrocības ir tādas, ka tā var sasniegt 360 grādu horizontālā skata lauka skenēšanu apkārtējā vidē, un tā diapazona spēja ir salīdzinoši ilga. Tomēr tā aprīkojums ir liels, un tā montāža un atkļūdošana ir salīdzinoši sarežģīta. Izmaksas ir augstas un ražošanas cikls ir garš. Mehānisko komponentu kalpošanas laiks ir arī grūti atbilst automašīnu kvalitātes prasībām. Hibrīdie cietvielu lāzera radari galvenokārt ir MEMS (mikrovibrācijas spoguļu) lāzera radari, un cietvielu lāzera radari galvenokārt ir Flash (prožektora masīvs) un OPA (optiskais fāzēts bloks). Starp tiem MEMS lāzerradariem ir maza izmēra, zemu izmaksu un vieglas masveida ražošanas priekšrocības, padarot tos par visplašāk izmantotajiem tehnoloģiju produktiem pašreizējiem autonomajiem transportlīdzekļiem.
Patiesībā, lai panāktu viedu braukšanu, paļauties uz lāzerradaru nebūt nav pietiekami. Kad bezpilota transportlīdzekļi saskaras ar sarežģītiem ceļa apstākļiem, ir nepieciešams liels skaits sensoru, lai apkopotu un centralizēti apstrādātu reāllaika ceļa apstākļus, lai transportlīdzeklis varētu veikt visaptverošu analīzi un pieņemt lēmumu. Protams, viens un tas pats sensors nevar apmierināt bezpilota transportlīdzekļu vajadzības ceļa stāvokļa informācijas analīzei. Jo sarežģītāka ceļa vide, jo vairāk nepieciešami dažāda veida sensori ar savām priekšrocībām.
Pašreizējā L2 līmeņa autonomās braukšanas aparatūra lielākoties izmanto dizainu, kas sastāv no kamerām, milimetru viļņu radariem un ultraskaņas radariem. Tostarp kameras komponenta priekšrocība ir tā, ka tā var skaidri noteikt ceļa šķēršļus, bet kameru faktiski ietekmē gaismas intensitāte; ultraskaņas radars ir atpakaļgaitas radars, ko mēs plaši izmantojam ikdienas dzīvē. Tā mērīšanas attālums ir īss un to viegli ietekmē laikapstākļi; milimetru viļņu radaram ir spēcīga spēja iekļūt dūmos, tāpēc tas var labi kompensēt kameras trūkumus, un to vairāk izmanto aklās zonas uzraudzībā un joslu maiņas palīdzībā. Lai gan tas var darboties spēcīga apgaismojuma vidē un var pielāgoties salīdzinoši sliktiem laika apstākļiem, tā sprieduma precizitāte būs sliktāka.
Tāpēc LiDAR var precīzāk noteikt šķēršļu konkrēto kontūru, attālumu un citu informāciju, kā arī parasti nepareizi novērtēs vai nepalaidīs garām šķēršļus transportlīdzekļa priekšā. LiDAR efektīvais noteikšanas attālums ir arī tālāks nekā iepriekšējiem diviem. Teorētiski pietiekami liels noteikšanas attālums var nodrošināt lielāku reakcijas laiku transportlīdzekļa informācijas apstrādes centram.
Mūsu adrese
B-1508 Ruiding Mansion, Nr.200 Zhenhua Rd, Xihu District
Tālruņa numurs
0086 181 5840 0345
E-pasts
info@brandnew-china.com
