Toepassing van Lidar op het gebied van atmosferische detectie en target capture

Energiebesparing en milieubescherming, nieuwe energievoertuigen, intelligente voertuigen zijn de richting geworden van de Chinese auto-ontwikkeling, intelligente voertuigen zijn voornamelijk de ontwikkeling van autonome intelligente voertuigen en netwerkgekoppelde intelligente voertuigen. Autonome intelligente voertuigen en netwerkgekoppelde intelligente voertuigen om de bovengenoemde functies te bereiken kunnen niet alleen worden gerealiseerd door gewone microgolfradar te assembleren. Om de bovengenoemde functies te bereiken, is LiDAR een essentieel onderdeel in het besturingssysteem van het elektrische systeem van autonome intelligente voertuigen en netwerken -verbonden intelligente voertuigen.

Lidar heeft de kenmerken van smalle straal, klein formaat, contactloze meting, enz. Het kan wolken, aerosolen, luchtwindvelden, luchtverontreinigende stoffen, temperatuur- en vochtigheidsveranderingen en andere parameters detecteren. Het maakt gebruik van een optische frequentieband voor detectie, die verschillende ordes van grootte hoger is dan millimetergolven, en de detectienauwkeurigheid is voordeliger dan microgolfradar. Daarom heeft LiDAR een breder toepassingsperspectief op het gebied van atmosferische detectie en doelvangst.

Momenteel zijn de scannende LIDAR die in intelligente voertuigen kunnen worden gebruikt mechanisch roterende LIDAR, micro-elektromechanische systeemscanradar en phased array LIDAR. Mechanisch roterende LiDAR (LiDAR die zendt, ontvangt en roteert op een gemeenschappelijke as) is momenteel relatief volwassen en er zijn al onbemande conceptauto's die mechanisch roterende LiDAR-apparaten uitproberen. Scanradar op basis van micro-elektromechanische systemen (MEMS) behoort momenteel tot het state-of-the-art onderzoek, dat is gebaseerd op het principe van het veranderen van het optische pad door middel van MEMS-scanspiegels. Phased-array lidar wordt gerealiseerd door punt-voor-punt scannen, dwz het veranderen van het optische pad door de emissiefase van het laserlicht dat wordt uitgezonden tussen meerdere kleine antennes. Een oppervlakte-array LIDAR zendt een oppervlakte-array van licht uit, en het grootste probleem is het korte detectiebereik.

In time-of-flight ToFLiDAR zendt de laser lichtpulsen uit met een duur τ die de interne klok van het timingcircuit activeren op het moment van emissie. De door het doel gereflecteerde lichtpuls arriveert bij de fotodetector met een elektrisch uitgangssignaal dat de klok uitschakelt. Deze elektronische retourmeting ToFΔt berekent de afstand van het doel tot het reflectiepunt R. Als de laser en de fotodetector zich in werkelijkheid op dezelfde positie bevinden, wordt de afstand R beïnvloed door twee factoren: c is de lichtsnelheid in een vacuüm, en n is de brekingsindex van het voortplantingsmedium (die dichtbij 1 ligt in lucht). Deze twee factoren beïnvloeden de afstandsresolutie ΔR: als de diameter van de laserpunt groter is dan de grootte van het op te lossen doel, de onzekerheid in de meting Δt en de ruimtelijke breedte van de puls w (w=cτ ) is ΔΔt. In een typisch LiDAR-systeem voor auto's produceert de laser pulsen met een duur van ongeveer 4 ns, en daarom is een minimale straaldivergentiehoek noodzakelijk.

Het meest kritische aspect voor de ontwerper van een LiDAR-systeem voor auto's is de selectie van de golflengte van het licht. De twee meest populaire golflengten zijn 905 nm en 1550 nm, wat een complex probleem is voor LiDAR in de automobielsector vanwege de talrijke weersomstandigheden en de mogelijkheden van reflecterende oppervlaktetypen. In echte omgevingen is er feitelijk minder lichtverlies bij 905 nm vanwege de sterkere absorptie bij 1550 nm dan bij 905 nm.

Lidar-gerelateerde technologie-algoritmen in de traditionele sleutelmodules moeten nog steeds een beter lichtgewicht, nauwkeurigheid, robuustheid en generalisatie bereiken, semantische kaarten en de integratie van deep learning zijn een trend geworden, en andere sensoren die autonome lokalisatie van de bron kunnen bereiken, zoals zoals dieptecamera, millimetergolfradar, enz. is multi-source fusie ook een hotspot van het huidige onderzoek, en Lidar-gerelateerde technologie voor onbemande platforms om de ontwikkeling van autonome intelligentie te bereiken zal ongetwijfeld een LIDAR-gerelateerde technologie hebben. hebben een verreikende impact op de ontwikkeling van onbemande platforms om autonome intelligentie te realiseren.