Aplikace lidaru v oblasti atmosférické detekce a zachycování cíle

Úspora energie a ochrana životního prostředí, nová energetická vozidla, inteligentní vozidla se stala směrem vývoje automobilů v Číně, inteligentní vozidla je především vývoj autonomních inteligentních vozidel a inteligentních vozidel připojených k síti. Autonomní inteligentní vozidla a síťově propojená inteligentní vozidla pro dosažení výše uvedených funkcí nelze realizovat pouze sestavením běžného mikrovlnného radaru, pro dosažení výše uvedených funkcí je LiDAR nezbytnou součástí řídicího systému elektrického systému autonomních inteligentních vozidel a sítě -propojená inteligentní vozidla.

Lidar má vlastnosti úzkého paprsku, malé velikosti, bezkontaktní měření atd. Dokáže detekovat oblačnost, aerosol, pole vzdušného větru, látky znečišťující ovzduší, změny teploty a vlhkosti a další parametry. K detekci využívá optické frekvenční pásmo, které je o několik řádů vyšší než milimetrová vlna a přesnost detekce je výhodnější než mikrovlnný radar. Proto má LiDAR širší uplatnění v oblasti atmosférické detekce a zachycování cílů.

V současné době jsou skenovacími LIDARy, které lze použít v inteligentních vozidlech, mechanický rotační LIDAR, mikroelektromechanický systém skenovací radar a sfázovaný LIDAR. Mechanický rotační LiDAR (LiDAR, který vysílá, přijímá a otáčí se na společné ose) je v současnosti poměrně vyspělý a již existují bezpilotní koncepční vozy, které zkoušejí mechanická rotační zařízení LiDAR. Skenovací radar na bázi mikroelektromechanických systémů (MEMS) patří v současné době k nejmodernějšímu výzkumu, který je založen na principu změny optické dráhy pomocí skenovacích zrcadel MEMS. Phased-array lidar je realizován bodovým skenováním, tj. změnou optické dráhy fází emise laserového světla emitovaného mezi více malými anténami. LIDAR s povrchovým polem vyzařuje povrchové pole světla a hlavním problémem je krátký dosah detekce.

V době letu ToFLiDAR laser vysílá světelné pulsy o délce τ, které aktivují vnitřní hodiny časovacího obvodu v okamžiku emise. Světelný puls odražený od cíle dorazí do fotodetektoru s výstupním elektrickým signálem, který vypne hodiny. Toto elektronické měření okružní cesty ToFΔt vypočítává vzdálenost od cíle k bodu odrazu R. Pokud jsou ve skutečnosti laser a fotodetektor umístěny ve stejné poloze, je vzdálenost R ovlivněna dvěma faktory: c je rychlost světla v vakuum a n je index lomu média šíření (který se ve vzduchu blíží 1). Tyto dva faktory ovlivňují rozlišení vzdálenosti ΔR: pokud je průměr laserového bodu větší než velikost cíle, který má být rozlišován, nejistota měření Δt a prostorová šířka pulsu w (w=cτ ) je ΔΔt. V typickém automobilovém systému LiDAR vytváří laser pulsy s trváním asi 4 ns, a proto je nutný minimální úhel divergence paprsku.

Nejdůležitějším aspektem pro konstruktéra automobilového systému LiDAR je výběr vlnové délky světla. Dvě nejoblíbenější vlnové délky jsou 905nm a 1550nm, což je pro automobilový LiDAR složitý problém kvůli četným povětrnostním podmínkám a možnostem typu odrazného povrchu. V reálných prostředích je ve skutečnosti menší ztráta světla při 905nm díky silnější absorpci při 1550nm než při 905nm.

Technologické algoritmy související s Lidarem v tradičních klíčových modulech stále potřebují dosáhnout lepší odlehčenosti, přesnosti, robustnosti a zobecnění, trendem se staly sémantické mapy a integrace hlubokého učení a další senzory, které mohou dosáhnout autonomní lokalizace zdroje, např. jako je hloubková kamera, radar s milimetrovými vlnami atd., vícezdrojová fúze je také horkým místem současného výzkumu a technologie související s Lidarem pro bezpilotní platformy k dosažení rozvoje autonomní inteligence musí mít technologii související s LIDARem. mají dalekosáhlý dopad na vývoj bezpilotních platforem pro realizaci autonomní inteligence.