Porijeklo LiDAR-a može se pratiti unazad do 1960-ih. Godine 1960., nakon izuma rubinskog lasera, LiDAR tehnologija počela se postupno razvijati. Godine 1962. Massachusetts Institute of Technology uspješno je izmjerio udaljenost između Zemlje i Mjeseca pomoću LiDAR-a, a od tada znanstvenici kontinuirano otkrivaju potencijalnu vrijednost LiDAR-a. LiDAR je prvi put korišten u automobilima u izazovu bespilotnih vozila, a od tada se LiDAR montiran na vozila ubrzano razvijao u području inteligentne vožnje.
Kao što naziv implicira, LiDAR je radar koji radi u optičkom frekvencijskom pojasu. Riječ je o radarskom sustavu koji emitiranjem laserskih zraka detektira lokaciju, brzinu i druge karakteristične veličine cilja. Njegov radni proces sastoji se u tome da prvo emitira detekcijski signal elektromagnetskog vala u optičkom frekvencijskom pojasu prema ciljanom objektu, a zatim uspoređuje primljeni signal reflektiran od cilja, odnosno isti valni signal, s odaslanim signalom i provodi odgovarajuću obradu za dobivanje lokacije mete, stanja kretanja i drugih karakterističnih informacija, čime se ostvaruje detekcija i identifikacija mete. Njegova najveća udaljenost detekcije doseže 200 metara. U usporedbi s radarom milimetarskih valova, LiDAR može dobiti trodimenzionalne karakteristike oblika prepreka uz lokaciju i brzinu prepreka. Stoga LiDAR također može izvesti trodimenzionalno modeliranje okoline vozila i identificirati različite dinamičke i statičke prepreke.
Tehnologija LiDAR međunarodno je priznata kao temelj tehnologije inteligentne vožnje. Kako bi se dobili bolji rezultati ispitivanja, optički sustav LiDAR postao je žarište istraživanja. LiDAR može pružiti bogate informacije o okolišu, što također uvelike poboljšava sposobnost automatskog izbjegavanja prepreka inteligentne vožnje. LiDAR je također napredna metoda detekcije koja kombinira lasersku tehnologiju s modernom fotoelektričnom tehnologijom detekcije. Može se podijeliti na sustav odašiljanja, sustav za prijem, sustav za skeniranje i sustav za obradu informacija.
Laseri kao njegov prijenosni sustav općenito se sastoje od lasera s ugljičnim dioksidom, poluvodičkih lasera, čvrstih lasera s podesivim valnim duljinama i nekih jedinica za proširenje optičkog snopa; prijemni sustav općenito koristi teleskop i razne oblike fotoelektričnih detektora, kao što su fotomultiplikatorske cijevi, poluvodičke fotodiode, lavinske fotodiode, višeelementne detekcijske uređaje za infracrveno i vidljivo svjetlo. LiDAR koristi dva načina rada: puls ili kontinuirani val. Metoda detekcije može se podijeliti na Mie raspršenje, Rayleighovo raspršenje, Ramanovo raspršenje, Brillouinovo raspršenje, fluorescenciju, Doppler i druge laserske radare prema različitim principima detekcije.
Dakle, kako LiDAR postiže mjerenje udaljenosti? Znamo da je najvažniji dio mjerenja udaljenosti LiDAR proces laserske emisije i refleksije. Zatim se može izračunati udaljenost mete mjerenjem specifičnog vremena ovog procesa, odnosno vremena lasera koji leti. Zatim, prema emisijskim signalima različitih lasera, može se podijeliti na pulsno lasersko mjerenje udaljenosti i fazno lasersko mjerenje udaljenosti.
Pulsno lasersko određivanje udaljenosti jednostavno znači da LiDAR bilježi vremenski interval između emisije laserske zrake koju je reflektirao mjereni objekt i primljene od strane prijemnika. Prema poznatoj brzini svjetlosti može se izračunati izmjerena udaljenost. Specifični obračunski odnos je sljedeći:
D=CT/2 (1)
Gdje je: D udaljenost detekcije; T je vrijeme leta; C je brzina svjetlosti. Fazno lasersko određivanje raspona uključuje problem amplitudne modulacije laserskog signala. Amplituda modulirane svjetlosti povremeno će se mijenjati tijekom vremena. Stoga možemo mjeriti fazne promjene emisije i refleksije moduliranog lasera kako bismo dobili informacije o vremenu i udaljenosti. Laserski radar rotira konstantnom brzinom pri određenoj brzini i kontinuirano emitira infracrvene lasere, dok prima laserske signale od refleksijskih točaka, uključujući informacije kao što su udaljenost, vrijeme i horizontalni kut refleksije. Koristimo više odašiljača kako bismo odgovarali različitim okomitim kutovima, a zatim koristimo te varijabilne podatke za dobivanje informacija o lokaciji odgovarajuće točke refleksije. Prikupljamo koordinate svih točaka refleksije koje je prikupio laserski radar nakon rotacije za 360 stupnjeva u oblak točaka, a zatim možemo dobiti sveobuhvatne informacije o okolišu.
Glavni laserski radari na tržištu sada imaju mnoge komponente i različite tehničke izbore za svaku komponentu, tako da su njihovi odgovarajući učinci i troškovi prirodno različiti. Prema različitim strukturama, laserski radari postavljeni na vozila mogu se podijeliti na mehaničke rotirajuće laserske radare, hibridne polučvrste laserske radare i potpuno čvrste laserske radare. Tehnologija mehaničkog rotirajućeg laserskog radara relativno je tradicionalna i zrela. Njegove prednosti su u tome što može postići horizontalno skeniranje vidnog polja od 360 stupnjeva okolnog okoliša i njegova sposobnost dometa je relativno velika. Međutim, njegova je oprema velika, a njegova montaža i otklanjanje pogrešaka relativno su komplicirani. Cijena je visoka, a proizvodni ciklus dug. Životni vijek mehaničkih komponenti također je teško ispuniti zahtjeve za automobilsku razinu. Hibridni solid-state laserski radari su uglavnom MEMS (micro-vibration mirror) laserski radari, a solid-state laserski radari su uglavnom Flash (floodlight array) i OPA (optical fased array). Među njima, MEMS laserski radari imaju prednosti male veličine, niske cijene i jednostavne masovne proizvodnje, što ih čini najraširenijim tehnološkim proizvodima za trenutna autonomna vozila.
Zapravo, daleko je od dovoljnog oslanjanja na laserski radar za postizanje inteligentne vožnje. Kada se bespilotna vozila suoče sa složenim uvjetima na cesti, potreban je veliki broj senzora za prikupljanje i centralnu obradu stanja na cesti u stvarnom vremenu kako bi vozilo moglo napraviti sveobuhvatnu analizu za donošenje odluke. Naravno, jedan, isti tip senzora ne može zadovoljiti potrebe bespilotnih vozila za analizu informacija o stanju na cesti. Što je cestovno okruženje složenije, potrebno je više različitih vrsta senzora sa svojim prednostima.
Trenutačni hardver za autonomnu vožnju razine L2 uglavnom usvaja dizajn koji se sastoji od kamera, radara milimetarskih valova i ultrazvučnih radara. Među njima, prednost komponente kamere je ta što može jasno prepoznati prepreke na cesti, ali na kameru zapravo utječe intenzitet svjetla; ultrazvučni radar je radar za vožnju unatrag koji naširoko koristimo u svakodnevnom životu. Njegova mjerna udaljenost je kratka i lako je podložan vremenskim utjecajima; radar milimetarskih valova ima jaku sposobnost prodiranja dima, pa može dobro nadoknaditi nedostatke kamere, a više se koristi u nadzoru mrtvog kuta i pomoći pri promjeni trake. Iako može raditi u okruženjima s jakim osvjetljenjem i može se prilagoditi relativno lošim vremenskim uvjetima, njegova će točnost prosudbe biti lošija.
Stoga LiDAR može točnije detektirati specifične obrise, udaljenost i druge informacije o preprekama i općenito neće pogrešno procijeniti niti propustiti prepreke ispred vozila. Učinkovita udaljenost detekcije LiDAR-a također je veća od prethodna dva. U teoriji, dovoljno velika udaljenost detekcije može osigurati dulje vrijeme reakcije za centar za obradu informacija o vozilu.
Naša adresa
B-1508 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District
Broj telefona
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
