Oprindelsen af LiDAR kan spores tilbage til 1960'erne. I 1960, efter opfindelsen af rubin-laseren, begyndte LiDAR-teknologien gradvist at udvikle sig. I 1962 målte Massachusetts Institute of Technology med succes afstanden mellem jorden og månen ved hjælp af LiDAR, og siden da er den potentielle værdi af LiDAR løbende blevet opdaget af videnskabsmænd. LiDAR blev først brugt i biler i en ubemandet køretøjsudfordring, og siden da har køretøjsmonteret LiDAR udviklet sig hurtigt inden for intelligent kørsel.
Som navnet antyder, er LiDAR en radar, der fungerer i det optiske frekvensbånd. Det er et radarsystem, der registrerer placeringen, hastigheden og andre karakteristiske mængder af målet ved at udsende laserstråler. Dens arbejdsproces er først at udsende et elektromagnetisk bølgedetekteringssignal i det optiske frekvensbånd mod målobjektet og derefter sammenligne det modtagne signal, der reflekteres fra målet, det vil sige det samme bølgesignal, med det transmitterede signal og udføre passende behandling at opnå målets placering, bevægelsestilstand og andre karakteristiske informationer og derved realisere detekteringen og identifikationen af målet. Dens maksimale detektionsafstand når 200 meter. Sammenlignet med millimeterbølgeradar kan LiDAR opnå de tredimensionelle formkarakteristika for forhindringer ud over forhindringernes placering og hastighed. Derfor kan LiDAR også udføre tredimensionel modellering af køretøjets omgivelser og identificere forskellige dynamiske og statiske forhindringer.
LiDAR-teknologi er internationalt anerkendt som grundlaget for intelligent køreteknologi. For at opnå bedre testresultater er det optiske system i LiDAR blevet et forskningshotspot. LiDAR kan give rig miljøinformation, som også i høj grad forbedrer den automatiske forhindringsforståelsesevne ved intelligent kørsel. LiDAR er også en avanceret detektionsmetode, der kombinerer laserteknologi med moderne fotoelektrisk detektionsteknologi. Det kan opdeles i sendesystem, modtagesystem, scanningssystem og informationsbehandling.
Lasere som dets sendesystem er generelt sammensat af kuldioxidlasere, halvlederlasere, solide lasere med afstembare bølgelængder og nogle optiske stråleudvidelsesenheder; det modtagende system bruger generelt et teleskop og forskellige former for fotoelektriske detektorer, såsom fotomultiplikatorrør, halvlederfotodioder, lavinefotodioder, multielementdetektionsanordninger til infrarødt og synligt lys. LiDAR bruger to arbejdstilstande: puls eller kontinuerlig bølge. Detektionsmetoden kan opdeles i Mie-spredning, Rayleigh-spredning, Raman-spredning, Brillouin-spredning, fluorescens, Doppler og andre laserradarer efter de forskellige detektionsprincipper.
Så hvordan opnår LiDAR afstandsmåling? Vi ved, at den vigtigste del af LiDAR-afstandsmåling er processen med laseremission og refleksion. Derefter kan afstanden til målet beregnes ved at måle den specifikke tid for denne proces, det vil sige tiden for den flyvende laser. Derefter kan den i henhold til emissionssignalerne fra forskellige lasere opdeles i pulslaserafstand og faselaserafstand.
Pulslaserafstand betyder ganske enkelt, at LiDAR registrerer tidsintervallet mellem udsendelsen af en laserstråle, der reflekteres af det målte objekt, og modtaget af modtageren. I henhold til den kendte lyshastighed kan den målte afstand beregnes. Det specifikke beregningsforhold er som følger:
D=CT/2 (1)
Hvor: D er detektionsafstanden; T er flyvetiden; C er lysets hastighed. Faselaserafstandsbestemmelse involverer problemet med amplitudemodulation af lasersignalet. Amplituden af det modulerede lys vil ændre sig periodisk over tid. Derfor kan vi måle emissions- og reflektionsfaseændringerne for den modulerede laser for at få information om tid og afstand. Laserradaren roterer med en konstant hastighed med en bestemt hastighed og udsender kontinuerligt infrarøde lasere, mens den modtager lasersignaler fra refleksionspunkter, herunder information som afstand, tid og vandret vinkel på refleksionspunktet. Vi bruger flere sendere til at svare til forskellige lodrette vinkler, og bruger derefter disse variable data til at opnå placeringsinformationen for det tilsvarende refleksionspunkt. Vi indsamler koordinaterne for alle refleksionspunkter, der er indsamlet af laserradaren efter at have roteret 360 grader ind i en punktsky, og så kan vi opnå all-round miljøinformation.
De almindelige laserradarer på markedet har nu mange komponenter og forskellige tekniske valg for hver komponent, så deres tilsvarende effekter og omkostninger er naturligvis forskellige. I henhold til deres forskellige strukturer kan køretøjsmonterede laserradarer opdeles i mekaniske roterende laserradarer, hybride halvfaste laserradarer og fuldt faststoflaserradarer. Mekanisk roterende laserradarteknologi er relativt traditionel og moden. Dens fordele er, at den kan opnå 360 graders horisontal synsfeltscanning af det omgivende miljø, og dens rækkevidde er relativt lang. Dets udstyr er dog stort i størrelse, og dets montering og fejlretning er relativt kompliceret. Omkostningerne er høje, og produktionscyklussen er lang. Levetiden for mekaniske komponenter er også vanskelig at opfylde kravene til bilkvalitet. Hybride solid-state laserradarer er hovedsageligt MEMS (micro-vibration mirror) laserradarer, og solid state laserradarer er hovedsageligt Flash (floodlight array) og OPA (optical phased array). Blandt dem har MEMS laserradarer fordelene ved lille størrelse, lave omkostninger og nem masseproduktion, hvilket gør dem til de mest udbredte teknologiprodukter til nuværende autonome køretøjer.
Faktisk er det langt fra nok at stole på laserradar for at opnå intelligent kørsel. Når ubemandede køretøjer står over for komplekse vejforhold, er der brug for et stort antal sensorer til at indsamle og centralt behandle vejforhold i realtid, så køretøjet kan foretage en omfattende analyse for at træffe en beslutning. Selvfølgelig kan en enkelt, samme type sensor ikke opfylde behovene hos ubemandede køretøjer til analyse af vejtilstandsinformation. Jo mere komplekst vejmiljøet er, jo flere forskellige typer sensorer med deres egne fordele er der brug for.
Den nuværende L2-niveau autonome kørselshardware vedtager for det meste et design bestående af kameraer, millimeterbølgeradarer og ultralydsradarer. Blandt dem er fordelen ved kamerakomponenten, at den tydeligt kan identificere vejforhindringer, men kameraet er faktisk påvirket af lysintensiteten; ultralydsradar er den reverserende radar, som vi bruger meget i dagligdagen. Dens måleafstand er kort, og den påvirkes let af vejret; millimeterbølgeradar har en stærk evne til at trænge igennem røg, så den kan godt råde bod på kameraets mangler, og bruges mere i blindvinkelovervågning og vognbaneskifteassistance. Selvom det kan arbejde i stærke lysmiljøer og kan tilpasse sig relativt dårlige vejrforhold, vil dets bedømmelsesnøjagtighed være værre.
Derfor kan LiDAR detektere den specifikke omrids, afstand og anden information af forhindringer mere præcist, og vil generelt ikke fejlbedømme eller gå glip af forhindringer foran køretøjet. Den effektive detekteringsafstand for LiDAR er også længere end de to foregående. I teorien kan en tilstrækkelig lang detektionsafstand give mere reaktionstid for køretøjets informationsbehandlingscenter.
Vores adresse
B-1508 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Xihu District
Telefonnummer
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
