Автомобилен лидар и как работи

Какво е Lidar (LiDAR)? Lidar съчетава възможности за радарно измерване с ъглова разделителна способност на камерата, за да осигури прецизно отчитане на дълбочината, за да завърши изображението (Фигура 1).

Фигура 1: Камери, радар и лидар са трите избрани технологии за автономно шофиране. (Кредит за изображение: ADI)

Визуалната част представлява видимостта на камерата или водача, класификация на обекта и странична разделителна способност. Тъмнината и метеорологичните условия като сняг, прах или дъжд могат да нарушат тези способности. Радарната част представлява връщането на радиочестотния сигнал. Този сигнал е устойчив на атмосферни условия и тъмнина, като същевременно измерва разстоянието. Лидарната част може да завърши сензорната картина, като осигури допълнителна класификация на обекти, странична разделителна способност, обхват и проникване в тъмнина.

Как работи лидарът?
Основните елементи на лидарната система включват предавателна система с квадратни вълни, целевата среда и оптична приемна система, използвана за интерпретиране на разстоянията до външни елементи в околната среда. Методът на лидарно отчитане използва светлина под формата на импулсен лазер за измерване на обхвата чрез анализиране на времето на полет (ToF) на върнатия сигнал (Фигура 2).

Фигура 2: Всеки лидар предавател има триъгълно "зрително поле". (Изображение: Бони Бейкър)

Изчертаването на разстоянието зависи от оптичния цифров сигнал.

Сигнали в цифровата област
Схемата на lidar е да реши проблема с приемането на сигнала чрез автомобилен трансимпедансен усилвател. Входното стъпало се използва за приемане на отрицателни входни токови импулси от фотодетектора (Фигура 3).

Фигура 3: Електронната част на лидар се състои от лазерен диоден предавател и два фотодиодни приемника. (Изображение: Бони Бейкър)

Лазерните диоди предават цифрови импулси през парче стъкло. Този сигнал се отразява и върху фотодиода D2. Обработката на този сигнал осигурява времето за преминаване и електронното забавяне, вградено в системата.
Импулсите на цифровия светлинен сигнал удрят обекта и се отразяват обратно към оптичната система. Връщащият импулс се отразява огледално към втория фотодиод D1. Електронната част на пътя на сигнала D1 е същата като пътя на сигнала D2. Времето на полета може да се изчисли, след като двата сигнала достигнат до микроконтролера (MCU).

Моментна снимка на пазара
Автомобилните лидарни системи използват импулсна лазерна светлина за измерване на разстоянието между две превозни средства. Автомобилните системи използват лидар за контрол на скоростта на превозното средство и спирачните системи в отговор на внезапни промени в условията на движение. Lidar играе важна роля в полу- или напълно автоматични функции за подпомагане на автомобила, като системи за предупреждение и избягване на сблъсък, помощ за поддържане на лентата, предупреждение за напускане на лентата, монитори за мъртви зони и адаптивен круиз контрол. Автомобилният лидар заменя радарните системи в по-ранните системи за автоматизация на превозни средства. Лидарните системи могат да варират от няколко метра до над 1000 метра.

Фигура 4: Пазарът на автомобилни лидари е сегментиран на полуавтономни и напълно автономни приложения за превозни средства. (Източник на изображението: Allied Market Research)

Самоуправляващите се автомобили вече са широко разпространени, а лидарните системи за изображения ще подобрят още повече ситуацията. Радарите, камерите и лидарното оборудване все още са предпочитаните технологии за полуавтономно и напълно автономно шофиране, а цената на лидара пада и пазарът ускорява тази промяна.