Najranija definicija lidara je LIDAR, engleski je Light DeteaTIon and Range, kinesko znači&"detekcija svjetlosti i raspon GG".
U stvari, točnija je definicija LADAR: Laserski detektiranje i raspon, to jest&"lasersko otkrivanje i raspon GG". Ovo je definicija predložena 2004. godine, koja je više u skladu s konceptom lidara.
Lidar je zapravo svojevrsni radar koji radi u optičkom pojasu (posebnom pojasu), a njegove su prednosti vrlo očite:
1. Izuzetno visoka razlučivost: Lidar djeluje u optičkom pojasu, a frekvencija je 2 do 3 reda veće od mikrovalne. Stoga, u usporedbi s mikrovalnim radarom, lidar ima izuzetno visoku rezoluciju, kutnu i rezoluciju brzine
2. Snažna sposobnost interferencije: laserska valna duljina je kratka, može emitirati lasersku zraku s vrlo malim kutom divergencije (redoslijedom μrad), efekt više putanje je mali (neće tvoriti usmjerenu emisiju i stvarati efekti s više staza s mikrovalnom ili milimetarskim valom), detektivirani ciljevi niske / ultra male visine;
3. Količina dobivenih informacija je bogata: udaljenost, kut, intenzitet refleksije, brzina i druge informacije cilja mogu se izravno dobiti za stvaranje višedimenzionalne slike cilja;
4. Može raditi cijeli dan: lasersko detekcija, ne ovisi o uvjetima vanjske rasvjete ili karakteristikama zračenja samog meta. Potrebno je samo emitirati vlastiti laserski snop i pribaviti ciljane informacije otkrivanjem eho signala emitirane laserske zrake.
No, najveći nedostatak lidara je taj što na njega lako utječu atmosferski uvjeti i dim iz radnog okruženja. Vrlo je teško postići radno okruženje za sve vremenske prilike.
Klasa Lidar
Ako je razvrstavanje lidara podijeljeno na sustave, postoje uglavnom lidar s direktnim otkrivanjem i koherentno otkrivanje lidara. U stvari, ono što smo već spomenuli, uključujući automatsku vožnju, robota i lidar koji se koriste za geodetsko snimanje i mapiranje, u osnovi pripadaju ovoj vrsti direktnog otkrivanja. Neki posebni radari, poput mjerenja vjetra i mjerenja brzine, uglavnom koriste koherentan sustav. Ako je razvrstavanje lidara podijeljeno na sustave, postoje uglavnom lidar s direktnim otkrivanjem i koherentno otkrivanje lidara. U stvari, ono što smo već spomenuli, uključujući automatsku vožnju, robota i lidar koji se koriste za geodetsko snimanje i mapiranje, u osnovi pripadaju ovoj vrsti direktnog otkrivanja. Neki posebni radari, poput mjerenja vjetra i mjerenja brzine, uglavnom koriste koherentan sustav.
Prema klasifikaciji aplikacije možemo podijeliti više, kao što su: laserski daljinomjer, laserski trodimenzionalni radarski slikovni rad, laserski radar za mjerenje brzine, laserski radar za otkrivanje atmosfere i tako dalje.
Bilo da se radi o jednorednom lidaru, višerednom lidaru ili geodetskom lidaru, u osnovi ga možemo podijeliti u kategoriju laserskih trodimenzionalnih slikovnih radara.
Zapravo, laserski trodimenzionalni radar za snimanje treba dobiti dvije osnovne informacije: informacije o ciljnoj udaljenosti i informacije o ciljanom kutu.
Ako odredimo njegov trodimenzionalni standard sjedenja, trebamo dobiti informacije o udaljenosti, azimutu i kutu nagiba. Zatim izračunavamo trodimenzionalnu koordinatnu točku cilja na temelju tri informacije o udaljenosti, azimutnom kutu i kutu nagiba.
Općenito govoreći, tehnika dobivanja podataka o kutu mjerenjem davača vrlo je zrela. Zanima nas više kako dobiti podatke o udaljenosti lidara.
Laserski trodimenzionalni radarski slikovni radar može dobiti podatke trodimenzionalnog oblaka cilja pomoću tehnologije mjerenja izravnim rasponom i izravnim kutom, a sami dobiveni podaci su trodimenzionalni podaci. Za generiranje ciljane trodimenzionalne slike nije potrebna velika količina proračuna i obrade, a laserski raspon ima vrlo visoku preciznost.
Dakle, laserski trodimenzionalni radar za prikaz trenutno je najučinkovitiji senzor koji može dobiti slike velikog raspona trodimenzionalnih scena, a ujedno je i senzor koji trenutno može dobiti najvišu točnost trodimenzionalnih scena.
A
Laserska metoda udaljenosti
Trenutno metode mjerenja udaljenosti koje obično možemo vidjeti mogu se podijeliti u široke kategorije: metoda laserskog vremena letenja (TIme of Fly, TOF) i metoda triangulacije.
Lasersku metodu vremena leta možemo podijeliti u dvije kategorije, jedna je modulacija impulsa (tehnologija raspona impulsa), a druga je fazna modulacija laserske modulacije intenziteta kontinuiranog vala, koja mjeri informacije o udaljenosti kroz faznu razliku.
Daljinomjeri koje možemo vidjeti na tržištu, ili jedno-linijski i više-linijski lidari, u osnovi koriste ove tri vrste raspoređenih metoda.
A
Tehnologija laserskog podešavanja impulsa
Princip tehnologije laserskog raspona impulsa vrlo je jednostavan: dobiti podatke o udaljenosti cilja mjerenjem vremena leta laserskog impulsa između radara i cilja. Ovdje se koristi referentna vrijednost, a to je brzina svjetlosti. Sva mjerenja moraju imati datum. Za laser postoje dvije točke: brzina i frekvencija (dvije najtačnije datume), jer je data podataka koja se koristi za TOF brzina leta lasera.
Među tri spomenute metode rangiranja, mislim da je najteži tehnički problem metoda pulsiranja. No prednosti koje donosi su očite: brzina mjerenja je vrlo velika. Budući da mjerenje provodi laser s visokom vršnom vrijednošću, njegova sposobnost probijanja je vrlo jaka.
Nedostatak je taj što je teško poboljšati razlučivost, a krug otkrivanja je težak. Na primjer, ako želimo postići razlučivost od 1,5 milimetara za fazni raspon, moramo postići razlučivost takta od 10 pikosekundi, što je ekvivalent propusnosti od 100G. Ovo je vrlo teška tehnika.
A
Faza u rasponu lasera
Fazno raspon, kao što je uobičajeni ručni laserski daljinomjer, koristi fazno područje. Informacije o udaljenosti uglavnom dobivaju mjerenjem razlike u fazama koje generira laserski signal kontinuiranog vala, koji modulira intenzitetom, leteći naprijed-nazad između radara i cilja.
Najveća prednost ove tehnologije: razlučivost raspona je vrlo visoka. Trenutno pronalazač faznog opsega na općem tržištu može postići razlučivost na milimetarnoj razini.
Nedostatak je taj što je brzina mjerenja manja od raspona impulsa. Na kraju krajeva, moramo kalibrirati faznu razliku barem desecima, pa čak i stotinama ciklusa. U stvari, ono je ekvivalentno produljenju vremena mjerenja u fazi, zatim brzini mjerenja razmjerno maloj. Osim toga, njegova je točnost mjerenja relativno osjetljiva na ciljno pomicanje oblika. Ako su u izmjerenom svjetlosnom točku, dva cilja u tandemu, specifična informacija koju je stvarno izmjerio je prosjek udaljenosti između dva cilja, a ne prethodna ciljna informacija ili sljedeća ciljna informacija.
Ali u rasponu pulsa lako je razdvojiti takve podatke. Na primjer, za laserski impuls, ako možemo postići širinu impulsa od 10 nanosekundi, tada možemo razlikovati cilj koji je 30 centimetara od prednjeg i stražnjeg dijela po više odjeka.
Teško je razlikovati ovu metodu u faznom rasponu. Jer u postupku mjerenja njegovo vrijeme će biti duže, a informacije o udaljenosti dovedene ciljanim gibanjem uvode se u izmjerenu vrijednost. U stvari, on mjeri prosječnu informaciju s udaljenosti, a ne informacije u stvarnom vremenu. Ali laserski raspon impulsa zapravo je informacija u stvarnom vremenu o trenutnom položaju.
To je razlog zašto lidar za vozila ili robote često koristi tehnologiju laserskog raspona impulsa umjesto tehnologije faznog dometa.
A
triangulacije
Mjerenje trokutarske udaljenosti je dobivanje informacija o udaljenosti mjerenjem položaja slike laserske točke zračenja u kameri. Najveća prednost metode triangulacije je u tome što su tehničke poteškoće niske, trošak također vrlo nizak, a točnost raspona u blizini je također vrlo visoka. Na primjer, industrijska upotreba može postići točnost raspona od 100 mikrona.
No, nedostatak je u tome što će se njegova točnost postupno pogoršavati s povećanjem udaljenosti, a u osnovi se ne može uspoređivati s rasponom pulsa i faznim rasponom.
Još jedna točka, jer CMOS kamera mora koristiti kontinuirani laser za sinkrono osvjetljavanje, njegova prosječna snaga je relativno mala, a njezina sposobnost interferencije bit će vrlo jaka. Ova metoda mjerenja općenito je pogodna za radove izbliza u zatvorenom prostoru, ali nije pogodna za rad u pozadini vanjskog odsjaja ili u pozadini blistavog odsjaja.
Mjerenje trokutarske udaljenosti pogodnije je za scene s malim zahtjevima performansi, poput robota. Uz relativno velike troškove i tehničke poteškoće, raspon pulsa ima izvrsne performanse i u drugim aspektima. Naravno, njegova točnost raspona bit će nešto niža od fazne. Ali takvom vrstom točnosti, prema sadašnjoj tehnologiji, možemo u osnovi dostići točnost mjerenja udaljenosti veličine centimetra, ili čak nekoliko milimetara, što u osnovi može zadovoljiti zahtjeve naše uporabe u mnogim prilikama.
Naš glavni smjer je upotreba impulsa radi izrade jednopolnih radara, uključujući rad s više linija.
A
Što je jednoredni lidar
Jednoredni lidar je zapravo visokofrekventni laserski daljinomjer, plus jednodimenzionalno skeniranje rotacije. Značajke jednorednog lidara:
1. Postoji samo jedan način prijenosa i jedan način primanja, struktura je relativno jednostavna i jednostavna za korištenje;
2. Velika brzina skeniranja i visoka kutna razlučivost;
3. Mala zapremina, težina i potrošnja energije;
4. veća pouzdanost;
5. Niski troškovi;
A
Što može učiniti jednoredni lidar?
U polju autonomne vožnje u osnovi vidimo višeslojni lidar, jednolinijski laser
Što radar može učiniti?
Kao što je prikazano na gornjoj slici, prvi automobil koji je sudjelovao na DARPA Autopilot Challengeu u Sjedinjenim Državama je automobil iz 2005 godine Stanford pod nazivom Stanly. Ovo je automobil koji je te godine osvojio prvenstvo. Drugi je automobil sa sveučilišta Carnegie Mellon.
U to su se vrijeme uglavnom koristili jednoredni lidar. Posebno za natjecateljski automobil na Sveučilištu Stanford postoji samo pet gore postavljenih lidara, možemo misliti o njemu kao pokretaču višerednih lidara, ali on koristi pet jednorednih lidara za postizanje višeredne lidar funkcije.
Nakon što je Velodyne 2007. lansirao 64-linijski lidar, mnoga samovozna vozila u osnovi su koristila proizvode Velodyne. No, znači li to da jednosmjerni lidar nema tržište pomoći ili autonomne vožnje? Ne mislim' mislim da ne. Na primjer, jer jednoredni lidar ima svoje karakteristike, na primjer, za više-linijski lidar je teško postići iste tehničke pokazatelje uz veliku brzinu ponavljanja i visoku kutnu razlučivost. Što se tiče otkrivanja pješaka, detekcije prepreka (mala ciljna detekcija) i detekcije prednje prepreke, jednolinijski laseri imaju brojne prednosti u odnosu na višeredne lidare, jer jednolinijski laserski radari mogu imati veću kutnu razlučivost od višerednih lidara. Ovo je vrlo korisno u otkrivanju malih predmeta ili pješaka. Ova je tehnologija vrlo korisna kod inteligentnih robota i uslužnih robota, a ovaj je također vruće polje.
Mnogi ljudi mogu postaviti pitanje zašto koristiti lidar za otkrivanje prometne trake umjesto kamere. Nije li' t ADAS algoritam vrlo zreo? Zašto moram koristiti lidar?
To je zato što je kamera posebno osjetljiva na interferencije od pozadinskog ili jakog svjetla. Na primjer, kada hodamo drvećem obraslom stablom, ako sjenka stabala padne na mrljama, a zatim se kombinira s bijelim linijama traka, vrlo je teško prepoznati linije traka, a vjerojatnost prepoznavanja je pod složenom rasvjetom ili jaki svjetlosni uvjeti. Njegova je vjerojatnost prepoznavanja vrlo, vrlo mala, a algoritam je vrlo kompliciran.
Dakle, koje su prednosti korištenja lidara za otkrivanje prometnih traka? Najprije koristimo infracrvene lasere koji u infracrvenom pojasu imaju mnogo niže zračenje od vidljive svjetlosti. Drugo, dodat ćemo vrlo uski filtar za izravno filtriranje jake pozadinske svjetlosti. Tada koristimo infracrveno svjetlo kako bismo ga otkrili. Na taj način možemo dobiti vrlo kvalitetnu sliku linije trake, a kroz sivu sliku slike vrlo je lako otkriti linijsku traku. Drugim riječima, koristeći lidar za otkrivanje linija pruga, njegove će performanse biti veće od kamera.
Primjena jednosmjernog lidara u potpomognutoj vožnji je detekcija pješaka. Zapravo, ovo je također aplikacija za spriječavanje sudara prema naprijed, koja je u osnovi slična prevenciji sudara u automobilu. Budući da je kutna razlučivost jednorednog lidara veća od razdjelnice višerednog lidera, pješaci se mogu unaprijed otkriti na većoj udaljenosti, ostavljajući više vremena za upozorenje upravljačkom sustavu ili vozaču.
