منشا LiDAR را می توان به دهه 1960 ردیابی کرد. در سال 1960، پس از اختراع لیزر یاقوت، فناوری LiDAR به تدریج شروع به توسعه کرد. در سال 1962، موسسه فناوری ماساچوست با استفاده از LiDAR فاصله بین زمین و ماه را با موفقیت اندازه گیری کرد و از آن زمان ارزش بالقوه LiDAR به طور مداوم توسط دانشمندان کشف شده است. LiDAR برای اولین بار در خودروها در چالش وسایل نقلیه بدون سرنشین مورد استفاده قرار گرفت و از آن زمان، LiDAR سوار بر خودرو به سرعت در زمینه رانندگی هوشمند توسعه یافت.
همانطور که از نام آن پیداست، LiDAR راداری است که در باند فرکانس نوری کار می کند. این یک سیستم راداری است که مکان، سرعت و سایر مقادیر مشخصه هدف را با انتشار پرتوهای لیزر تشخیص می دهد. فرآیند کار آن بدین صورت است که ابتدا یک سیگنال تشخیص امواج الکترومغناطیسی در باند فرکانس نوری به سمت جسم مورد نظر منتشر می کند و سپس سیگنال دریافتی منعکس شده از هدف، یعنی همان سیگنال موج را با سیگنال ارسالی مقایسه می کند و پردازش مناسب را انجام می دهد. برای به دست آوردن موقعیت هدف، وضعیت حرکت و سایر اطلاعات مشخصه، از این طریق تشخیص و شناسایی هدف را درک کنید. حداکثر فاصله تشخیص آن به 200 متر می رسد. در مقایسه با رادار موج میلی متری، LiDAR می تواند ویژگی های شکل سه بعدی موانع را علاوه بر مکان و سرعت موانع بدست آورد. بنابراین LiDAR می تواند مدلسازی سه بعدی محیط خودرو را نیز انجام دهد و موانع مختلف دینامیکی و استاتیکی را شناسایی کند.
فناوری LiDAR در سطح بین المللی به عنوان پایه و اساس فناوری رانندگی هوشمند شناخته شده است. برای به دست آوردن نتایج آزمایش بهتر، سیستم نوری LiDAR به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شده است. LiDAR می تواند اطلاعات محیطی غنی را ارائه دهد، که همچنین توانایی اجتناب از موانع خودکار رانندگی هوشمند را تا حد زیادی بهبود می بخشد. LiDAR همچنین یک روش تشخیص پیشرفته است که فناوری لیزر را با فناوری تشخیص فوتوالکتریک مدرن ترکیب می کند. می توان آن را به سیستم انتقال، سیستم دریافت، سیستم اسکن و پردازش اطلاعات تقسیم کرد.
لیزرها به عنوان سیستم انتقال آن معمولاً از لیزرهای دی اکسید کربن، لیزرهای نیمه هادی، لیزرهای جامد با طول موج های قابل تنظیم و برخی واحدهای گسترش پرتو نوری تشکیل شده اند. سیستم دریافت به طور کلی از یک تلسکوپ و اشکال مختلف آشکارسازهای فوتوالکتریک مانند لولههای ضربکننده فوتو، دیودهای نوری نیمهرسانا، دیودهای نوری بهمن، دستگاههای تشخیص چند عنصری مادون قرمز و نور مرئی استفاده میکند. LiDAR از دو حالت کار استفاده می کند: پالس یا موج پیوسته. روش تشخیص را می توان با توجه به اصول تشخیص مختلف به پراکندگی Mie، پراکندگی رایلی، پراکندگی رامان، پراکندگی بریلوین، فلورسانس، داپلر و سایر رادارهای لیزری تقسیم کرد.
بنابراین چگونه LiDAR به اندازه گیری فاصله دست می یابد؟ می دانیم که مهم ترین بخش اندازه گیری فاصله LiDAR فرآیند انتشار و بازتاب لیزر است. سپس می توان فاصله هدف را با اندازه گیری زمان خاص این فرآیند، یعنی زمان لیزر پرنده محاسبه کرد. سپس با توجه به سیگنال های انتشار لیزرهای مختلف، می توان آن را به محدوده لیزر پالسی و برد لیزر فاز تقسیم کرد.
محدوده لیزر پالسی به سادگی به این معنی است که LiDAR فاصله زمانی بین انتشار یک پرتو لیزر منعکس شده توسط جسم اندازه گیری شده و دریافت توسط گیرنده را ثبت می کند. با توجه به سرعت شناخته شده نور می توان فاصله اندازه گیری شده را محاسبه کرد. رابطه محاسباتی خاص به شرح زیر است:
D{0}}CT/2 (1)
جایی که: D فاصله تشخیص است. T زمان پرواز است. C سرعت نور است. محدوده لیزر فاز شامل مشکل مدولاسیون دامنه سیگنال لیزر است. دامنه نور مدوله شده به صورت دوره ای در طول زمان تغییر می کند. بنابراین، میتوانیم تغییرات فاز نشر و بازتاب لیزر مدولهشده را اندازهگیری کنیم تا اطلاعاتی در مورد زمان و مسافت بدست آوریم. رادار لیزری با سرعتی ثابت و با سرعت معینی می چرخد و به طور پیوسته لیزرهای مادون قرمز ساطع می کند، در حالی که سیگنال های لیزری را از نقاط بازتاب دریافت می کند، از جمله اطلاعاتی مانند فاصله، زمان و زاویه افقی نقطه بازتاب. ما از چندین فرستنده برای مطابقت با زوایای عمودی مختلف استفاده می کنیم و سپس از این داده های متغیر برای به دست آوردن اطلاعات مکان نقطه بازتاب مربوطه استفاده می کنیم. ما مختصات تمام نقاط بازتابی را که توسط رادار لیزری پس از چرخش 360 درجه در یک ابر نقطه جمع آوری می کنیم، جمع آوری می کنیم و سپس می توانیم اطلاعات محیطی همه جانبه را به دست آوریم.
رادارهای لیزری اصلی موجود در بازار در حال حاضر دارای اجزای متعدد و انتخاب های فنی متفاوت برای هر قطعه هستند، بنابراین اثرات و هزینه های مربوطه آنها به طور طبیعی متفاوت است. رادارهای لیزری سوار بر وسیله نقلیه را با توجه به ساختار متفاوتشان می توان به رادارهای لیزری چرخان مکانیکی، رادارهای لیزری نیمه جامد هیبریدی و رادارهای لیزری کاملاً جامد تقسیم کرد. فناوری رادار لیزری چرخان مکانیکی نسبتاً سنتی و بالغ است. از مزایای آن این است که می تواند به میدان دید افقی 360 درجه اسکن محیط اطراف دست یابد و قابلیت برد آن نسبتا طولانی است. با این حال، تجهیزات آن از نظر اندازه بزرگ است و مونتاژ و اشکال زدایی آن نسبتاً پیچیده است. هزینه بالا و چرخه تولید طولانی است. طول عمر قطعات مکانیکی نیز برای برآوردن الزامات درجه خودرو دشوار است. رادارهای لیزری حالت جامد ترکیبی عمدتاً رادارهای لیزری MEMS (آینه ارتعاشی میکرو) و رادارهای لیزری حالت جامد عمدتاً فلش (آرایه نورافکن) و OPA (آرایه فازی نوری) هستند. در میان آنها، رادارهای لیزری MEMS دارای مزایای اندازه کوچک، هزینه کم و تولید انبوه آسان هستند که آنها را به پرمصرف ترین محصولات فناوری برای وسایل نقلیه خودران فعلی تبدیل می کند.
در واقع، تکیه بر رادار لیزری برای دستیابی به رانندگی هوشمند بسیار دور از دسترس است. هنگامی که وسایل نقلیه بدون سرنشین با شرایط پیچیده جاده روبرو می شوند، تعداد زیادی حسگر برای جمع آوری و پردازش مرکزی شرایط جاده در زمان واقعی مورد نیاز است تا خودرو بتواند تجزیه و تحلیل جامعی برای تصمیم گیری انجام دهد. البته، یک سنسور واحد و یکسان نمی تواند نیازهای وسایل نقلیه بدون سرنشین برای تجزیه و تحلیل اطلاعات وضعیت جاده را برآورده کند. هرچه محیط جاده پیچیده تر باشد، به انواع مختلفی از سنسورها با مزایای خاص خود نیاز است.
سخت افزار فعلی رانندگی خودران سطح L2 عمدتاً از طراحی متشکل از دوربین ها، رادارهای موج میلی متری و رادارهای اولتراسونیک استفاده می کند. در میان آنها، مزیت جزء دوربین این است که می تواند به وضوح موانع جاده را شناسایی کند، اما دوربین در واقع تحت تأثیر شدت نور قرار می گیرد. رادار اولتراسونیک رادار معکوس است که ما به طور گسترده در زندگی روزمره از آن استفاده می کنیم. فاصله اندازه گیری آن کوتاه است و به راحتی تحت تأثیر آب و هوا قرار می گیرد. رادار موج میلی متری توانایی قوی در نفوذ دود دارد، بنابراین می تواند کاستی های دوربین را به خوبی جبران کند و بیشتر در مانیتورینگ نقاط کور و کمک تغییر خط استفاده می شود. اگرچه می تواند در محیط های با نور شدید کار کند و می تواند با شرایط آب و هوایی نسبتا بد سازگار شود، اما دقت قضاوت آن بدتر خواهد بود.
بنابراین، LiDAR می تواند طرح کلی، فاصله و سایر اطلاعات موانع را با دقت بیشتری تشخیص دهد و به طور کلی موانع جلوی خودرو را اشتباه قضاوت یا از دست نمی دهد. فاصله تشخیص موثر LiDAR نیز از دو مورد قبلی دورتر است. در تئوری، فاصله تشخیص به اندازه کافی طولانی می تواند زمان واکنش بیشتری را برای مرکز پردازش اطلاعات خودرو فراهم کند.
آدرس ما
B{0}} عمارت رویدینگ، خیابان ژنهوا شماره 200، منطقه شیهو
شماره تلفن
0086 181 5840 0345
ایمیل
info@brandnew-china.com
