Autotööstuse lidar ja kuidas see töötab

Mis on Lidar (LiDAR)? Lidar ühendab radari kauguse määramise võimalused kaamera nurkeraldusvõimega, et pakkuda pildi lõpuleviimiseks täpset sügavusteadlikku tuvastust (joonis 1).

Joonis 1: Kaamerad, radar ja lidar on kolm autonoomse juhtimise tehnoloogiat. (Pildi krediit: ADI)

Visuaalne osa esindab kaamera või juhi nähtavust, objektide klassifikatsiooni ja külgeraldusvõimet. Pimedus ja ilmastikutingimused, nagu lumi, tolm või vihm, võivad neid võimeid halvendada. Radari osa tähistab RF-signaali tagastamist. See signaal on ilmastikutingimuste ja pimeduse suhtes immuunne, mõõtes samas ka vahemaad. Lidari osa võib tundliku pildi täiendada, pakkudes täiendavat objektide klassifikatsiooni, külgeraldusvõimet, ulatust ja tumedat läbitungimist.

Kuidas lidar töötab?
Lidari süsteemi põhielemendid hõlmavad ruutlaine saatjasüsteemi, sihtkeskkonda ja optilist vastuvõtjasüsteemi, mida kasutatakse keskkonna väliste elementide kauguste tõlgendamiseks. Lidari sensori meetod kasutab impulsslaseri kujul olevat valgust, et mõõta kaugust, analüüsides tagastatud signaali lennuaega (ToF) (joonis 2).

Joonis 2: Igal lidari saateüksusel on kolmnurkne "vaateväli". (Pildi krediit: Bonnie Baker)

Kauguse joonistamine sõltub optilisest digitaalsignaalist.

Signaalid digitaalvaldkonnas
Lidari vooluringi lahendus on lahendada signaali vastuvõtmise probleem autode transimpedantsi võimendi kaudu. Sisendastet kasutatakse negatiivsete sisendvooluimpulsside vastuvõtmiseks fotodetektorilt (joonis 3).

Joonis 3: Lidari elektrooniline osa koosneb laserdioodsaatjast ja kahest fotodioodvastuvõtjast. (Pildi krediit: Bonnie Baker)

Laserdioodid edastavad digitaalseid impulsse läbi klaasitüki. See signaal kajastub ka D2 fotodioodil. Selle signaali töötlemine tagab süsteemi sisseehitatud transiidiaja ja elektroonilise viivituse.
Digitaalsed valgussignaalimpulsid tabavad objekti ja peegelduvad tagasi optilisse süsteemi. Tagasipöörduv impulss peegeldub teisele fotodioodile D1. D1 signaalitee elektrooniline osa on sama, mis D2 signaalitee. Lennuaega saab arvutada pärast seda, kui kaks signaali jõuavad mikrokontrollerisse (MCU).

Turu hetktõmmis
Autotööstuse lidarisüsteemid kasutavad kahe sõiduki vahelise kauguse mõõtmiseks impulss-laservalgust. Autosüsteemid kasutavad lidarit sõiduki kiiruse ja pidurisüsteemide juhtimiseks, reageerides äkilistele liiklustingimuste muutustele. Lidar mängib olulist rolli pool- või täisautomaatsetes autoabifunktsioonides, nagu kokkupõrke hoiatus- ja vältimissüsteemid, sõidurea hoidmise abi, sõidurajalt kõrvalekaldumise hoiatus, pimenurga monitorid ja adaptiivne püsikiiruse hoidja. Automotive lidar asendab varasemates sõidukite automatiseerimissüsteemides radarisüsteeme. Lidari süsteemid võivad ulatuda mõnest meetrist kuni üle 1000 meetri.

Joonis 4. Autotööstuse lidari turg on jaotatud poolautonoomseteks ja täielikult autonoomseteks sõidukirakendusteks. (Pildi allikas: Allied Market Research)

Isejuhtivad autod on juba laialdaselt kasutusel ja lidari pildisüsteemid parandavad olukorda veelgi. Radar, kaamerad ja lidari seadmed on endiselt poolautonoomse ja täisautonoomse sõidu tehnoloogiad ning lidari hind langeb ja turg kiirendab seda muutust.