การประยุกต์ใช้ Lidar ในด้านการตรวจจับบรรยากาศและการจับเป้าหมาย

การประหยัดพลังงานและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม ยานพาหนะพลังงานใหม่ ยานพาหนะอัจฉริยะได้กลายเป็นทิศทางของการพัฒนารถยนต์ของจีน ยานพาหนะอัจฉริยะส่วนใหญ่เป็นการพัฒนารถยนต์อัจฉริยะที่เป็นอิสระและยานพาหนะอัจฉริยะที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย ยานพาหนะอัจฉริยะที่ขับเคลื่อนอัตโนมัติและยานพาหนะอัจฉริยะที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายเพื่อให้บรรลุฟังก์ชันข้างต้นนั้นไม่สามารถรับรู้ได้ด้วยการประกอบเรดาร์ไมโครเวฟธรรมดาเท่านั้น เพื่อให้บรรลุฟังก์ชันข้างต้น LiDAR จึงเป็นองค์ประกอบสำคัญในระบบควบคุมของระบบไฟฟ้าของยานพาหนะและเครือข่ายอัจฉริยะที่เป็นอิสระ - ยานพาหนะอัจฉริยะที่เชื่อมต่อกัน

Lidar มีลักษณะของลำแสงแคบ ขนาดเล็ก การวัดแบบไม่สัมผัส ฯลฯ สามารถตรวจจับเมฆ ละอองลอย สนามลมในอากาศ มลพิษทางอากาศ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความชื้น และพารามิเตอร์อื่นๆ ใช้แถบความถี่แสงในการตรวจจับซึ่งมีขนาดสูงกว่าคลื่นมิลลิเมตรหลายคำสั่ง และความแม่นยำในการตรวจจับมีข้อได้เปรียบมากกว่าเรดาร์ไมโครเวฟ ดังนั้น LiDAR จึงมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขึ้นในด้านการตรวจจับบรรยากาศและการจับเป้าหมาย

ปัจจุบัน LIDAR การสแกนที่สามารถใช้ในยานพาหนะอัจฉริยะ ได้แก่ LIDAR แบบหมุนด้วยกลไก เรดาร์สแกนระบบไมโครไฟฟ้าเชิงกล และ LIDAR แบบแบ่งเฟส LiDAR แบบหมุนด้วยกลไก (LiDAR ที่ส่ง รับ และหมุนบนแกนร่วม) ค่อนข้างสมบูรณ์ในปัจจุบัน และมีรถแนวคิดไร้คนขับที่ลองใช้อุปกรณ์ LiDAR ที่หมุนด้วยกลไกอยู่แล้ว การสแกนเรดาร์โดยใช้ระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก (MEMS) ปัจจุบันเป็นของการวิจัยอันล้ำสมัย ซึ่งอิงตามหลักการของการเปลี่ยนเส้นทางแสงผ่านกระจกสแกน MEMS Phased-array LIDAR เกิดขึ้นได้จากการสแกนแบบจุดต่อจุด กล่าวคือ การเปลี่ยนเส้นทางแสงโดยระยะการปล่อยแสงเลเซอร์ที่ปล่อยออกมาระหว่างเสาอากาศขนาดเล็กหลายอัน LIDAR แบบอาร์เรย์พื้นผิวจะปล่อยอาร์เรย์ของแสงบนพื้นผิว และปัญหาหลักคือช่วงการตรวจจับที่สั้น

ในช่วงเวลาของการบิน ToFLiDAR เลเซอร์จะปล่อยพัลส์แสงที่มีระยะเวลา τ ซึ่งจะกระตุ้นนาฬิกาภายในของวงจรจับเวลาทันทีที่มีการปล่อยแสง พัลส์แสงที่สะท้อนจากเป้าหมายจะมาถึงเครื่องตรวจจับแสงพร้อมกับสัญญาณไฟฟ้าเอาท์พุตที่จะปิดการใช้งานนาฬิกา การวัดแบบไปกลับแบบอิเล็กทรอนิกส์ ToFΔt จะคำนวณระยะทางจากเป้าหมายไปยังจุดสะท้อน R หากในความเป็นจริงแล้ว เลเซอร์และตัวตรวจจับแสงอยู่ในตำแหน่งเดียวกัน ระยะทาง R จะได้รับอิทธิพลจากปัจจัยสองประการ: c คือความเร็วของแสงใน สุญญากาศ และ n คือดัชนีการหักเหของตัวกลางการแพร่กระจาย (ซึ่งมีค่าใกล้เคียง 1 ในอากาศ) ปัจจัยทั้งสองนี้มีอิทธิพลต่อความละเอียดของระยะทาง ΔR: หากเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดเลเซอร์ใหญ่กว่าขนาดของชิ้นงานที่จะแก้ไข ความไม่แน่นอนในการวัด Δt และความกว้างเชิงพื้นที่ของพัลส์ w (w=cτ ) คือ ΔΔt ในระบบ LiDAR ของยานยนต์ทั่วไป เลเซอร์จะสร้างพัลส์ด้วยระยะเวลาประมาณ 4 ns และดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีมุมความแตกต่างของลำแสงขั้นต่ำ

สิ่งสำคัญที่สุดสำหรับนักออกแบบระบบ LiDAR ของยานยนต์คือการเลือกความยาวคลื่นของแสง ความยาวคลื่นที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสองค่าคือ 905 นาโนเมตรและ 1550 นาโนเมตร ซึ่งเป็นปัญหาที่ซับซ้อนสำหรับ LiDAR ของยานยนต์ เนื่องจากสภาพอากาศที่หลากหลายและความเป็นไปได้ของประเภทพื้นผิวสะท้อนแสง ในสภาพแวดล้อมโลกแห่งความเป็นจริง มีการสูญเสียแสงน้อยกว่าที่ 905 นาโนเมตรเนื่องจากการดูดซับที่ 1550 นาโนเมตรมากกว่าที่ 905 นาโนเมตร

อัลกอริธึมเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับ Lidar ในโมดูลคีย์แบบดั้งเดิมยังคงจำเป็นต้องได้รับน้ำหนักเบา ความแม่นยำ ความทนทาน และลักษณะทั่วไปที่ดีขึ้น แผนที่ความหมายและการบูรณาการการเรียนรู้เชิงลึกกลายเป็นกระแส และเซ็นเซอร์อื่นๆ ที่สามารถบรรลุการแปลแหล่งที่มาโดยอัตโนมัติ เช่น เช่น กล้องถ่ายภาพเชิงลึก เรดาร์คลื่นมิลลิเมตร ฯลฯ ฟิวชั่นหลายแหล่งก็เป็นจุดสนใจของการวิจัยในปัจจุบัน และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับ Lidar สำหรับแพลตฟอร์มไร้คนขับเพื่อให้บรรลุการพัฒนาระบบอัจฉริยะอัตโนมัตินั้น แน่นอนว่าเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับ LIDAR จะ มีผลกระทบในวงกว้างต่อการพัฒนาแพลตฟอร์มไร้คนขับเพื่อให้เกิดความอัจฉริยะในตัวเอง