Avtomobilski lidar in kako deluje

Kaj je Lidar (LiDAR)? Lidar združuje zmožnosti radarskega določanja razdalje s kotno ločljivostjo kamere, da zagotovi natančno zaznavanje globine za dokončanje slike (slika 1).

Slika 1: Kamere, radar in lidar so tri izbrane tehnologije za avtonomno vožnjo. (Zasluge za sliko: ADI)

Vizualni del predstavlja vidljivost kamere ali voznika, klasifikacijo objektov in stransko ločljivost. Tema in vremenski pogoji, kot so sneg, prah ali dež, lahko poslabšajo te sposobnosti. Radarski del predstavlja vračanje RF signala. Ta signal je odporen na vremenske razmere in temo, hkrati pa meri razdaljo. Lidarski del lahko dopolni sliko zaznavanja z zagotavljanjem nadaljnje klasifikacije objektov, stranske ločljivosti, določanja razdalje in prodora v temo.

Kako lidar deluje?
Osnovni elementi lidarskega sistema vključujejo pravokotni oddajni sistem, ciljno okolje in optični sprejemni sistem, ki se uporablja za interpretacijo razdalj do zunanjih elementov v okolju. Metoda zaznavanja z lidarjem uporablja svetlobo v obliki impulznega laserja za merjenje dosega z analizo časa preleta (ToF) vrnjenega signala (slika 2).

Slika 2: Vsaka oddajna enota lidar ima trikotno "vidno polje". (Zasluge za sliko: Bonnie Baker)

Risba razdalje je odvisna od optičnega digitalnega signala.

Signali v digitalni domeni
Vezje lidarja je rešiti problem sprejema signala preko avtomobilskega transimpedančnega ojačevalnika. Vhodna stopnja se uporablja za sprejemanje impulzov negativnega vhodnega toka iz fotodetektorja (slika 3).

Slika 3: Elektronski del lidarja je sestavljen iz laserskega diodnega oddajnika in dveh fotodiodnih sprejemnikov. (Zasluge za sliko: Bonnie Baker)

Laserske diode prenašajo digitalne impulze skozi kos stekla. Ta signal se odbije tudi na fotodiodi D2. Obdelava tega signala zagotavlja tranzitni čas in elektronsko zakasnitev, vgrajeno v sistem.
Impulzi digitalnega svetlobnega signala zadenejo predmet in se odbijejo nazaj v optični sistem. Povratni impulz se zrcali na drugo fotodiodo D1. Elektronski del signalne poti D1 je enak kot signalna pot D2. Čas letenja je mogoče izračunati po tem, ko oba signala dosežeta mikrokrmilnik (MCU).

Posnetek trga
Avtomobilski sistemi lidar uporabljajo pulzno lasersko svetlobo za merjenje razdalje med dvema voziloma. Avtomobilski sistemi uporabljajo lidar za nadzor hitrosti vozila in zavornih sistemov kot odgovor na nenadne spremembe prometnih razmer. Lidar ima pomembno vlogo pri polavtomatskih ali popolnoma avtomatskih asistenčnih funkcijah avtomobilov, kot so sistemi za opozarjanje in izogibanje trčenju, pomoč pri ohranjanju voznega pasu, opozorilo pred nenamerno menjavo voznega pasu, nadzorniki mrtvega kota in prilagodljivi tempomat. Avtomobilski lidar nadomešča radarske sisteme v prejšnjih sistemih za avtomatizacijo vozil. Sistemi lidar se lahko gibljejo od nekaj metrov do več kot 1000 metrov.

Slika 4: Trg avtomobilskih lidarjev je razdeljen na polavtonomne in popolnoma avtonomne aplikacije za vozila. (Vir slike: Allied Market Research)

Samovozeči avtomobili so že v široki uporabi, lidarski slikovni sistemi pa bodo stanje še izboljšali. Radar, kamere in oprema za lidar so še vedno izbrane tehnologije za polavtonomno in popolnoma avtonomno vožnjo, cena lidarja pa pada, trg pa to spremembo pospešuje.