Класификација и методе скенирања ЛиДАР ласерског сензора

ЛиДАРЛасер Сенсор активно емитује ласерску светлост и може да добије информације као што су растојање, оријентација, брзина и контура мете која се упада са великом прецизношћу и високом резолуцијом. Широко се користи у областима као што су урбана безбедност и индустријска безбедност. Овај чланак укратко представља главне домаће и стране произвођаче сигурносних лидара и њихове техничке спецификације производа. Комбинујући потребе различитих безбедносних апликација, разматрају се принципи, карактеристике и тренутна ситуација лидара под различитим техничким системима са три аспекта: шеме домета, методе скенирања и избора извора светлости. На крају, сумирани су и перспективни трендови примене и перспективе развоја безбедносног лидара. Да би задовољио потребе потрошачких безбедносних апликација, безбедносни лидар ће се даље развијати у правцу ниске цене, високих перформанси, серијализације, минијатуризације, чврстог стања, чипизације и интеграције са више извора.

У зависности од тога да ли унутар система постоје покретне компоненте, лидар се може поделити на механички лидар и лидар у чврстом стању. Међу њима, методе имплементације солид-стате лидара укључују микро-електромеханички систем (Мицро-ЕлецтроМецханицал Систем, МЕМС), Фласх технологију и ОПА технологију.

Према карактеристикама контроле снопа у режиму скенирања, лидар се може поделити на лидар за скенирање и лидар који не скенира. Међу њима, нескенирајући лидар постиже циљану слику покривањем сцене светлом, као што је лидар поља флеш поља. Одговарајуће методе скенирања могу омогућити сигурносном лидару да добије веће видно поље и резолуцију, док чини целу структуру стабилнијом. Стога, избор технологије скенирања у великој мери утиче на животни циклус лидара, што заузврат одређује да ли се безбедносни лидар под овим системом може масовно производити. Међу њима, велики домет детекције и велико видно поље су кључни показатељи безбедносног лидара, а такође одређују изгледе за примену безбедносног лидара у будућности.

1. Механички ЛиДАР ласерски сензор
Механички лидар се односи на употребу механичке ротације за постизање ласерског скенирања. Мотор покреће модул за одређивање распона са једном или више тачака да се ротира како би се постигло скенирање од 360 степени или друго под великим углом. Принцип рада механичког лидара је приказан на слици 1. Има предности једноставног принципа, лаке вожње и великог видног поља за скенирање. Био је први који се широко користио и постао решење за скенирање за главне безбедносне лидар производе на тржишту. Узимајући у обзир факторе као што су сочива, механичке структуре и штампане плоче, многи модули за распон тачака обично се не могу оптимизовати у смислу величине и тежине. Стога, када мотор покреће модул да се ротира дуго времена, лежајеви се лако троше. Због тога се традиционално механичко скенирање критикује у смислу животног века и поузданости, а трошкови узроковани хабањем се повећавају. То је такође веома стваран проблем. Стога је рано безбедносно тржиште углавном усвојило смањење димензионалности и јефтина решења, односно коришћење ласерског радара ниског снопа у комбинацији са другим сензорима. Има компактан изглед и велико видно поље за скенирање и погодан је за сценарије као што су заштита зграда и заштита регионалног периметра.

Слика 1 Принцип рада традиционалног механичког ЛиДАР-а

Тренутно, највећи изазов са којим се суочава ЛиДАР дизајн је постизање перформанси и робусности уз постизање масовне производње по разумној цени. Међутим, механички лидар не може бити широко промовисан у области безбедности због својих редундантних електронских компоненти језгра, што отежава смањење његове величине и цене. У том циљу, основне компоненте лидара су интегрисане у чипове специфичних интегрисаних кола (АСИЦ) да би се смањила величина кола за обраду сигнала лидара и смањила потрошња енергије и трошкови. Ово је за реализацију масовне производње вишелинијског лидара. важан тренд.

2.МЕМС ЛиДАР ласерски сензор
МЕМС ласерски радар замењује традиционални механички ротирајући уређај са МЕМС микроогледалом интегрисаним на чипу на бази силикона. Микроогледало рефлектује ласер да формира шири угао скенирања и већи опсег скенирања. Његов принцип рада је приказан на слици 2. МЕМС микро-огледала су иноватори традиционалног механичког лидара и предводиће минијатуризацију и смањење трошкова лидара. Метода скенирања галванометра избегава директну ротацију структуре за мерење опсега, омогућава скенирање лидара у чврстом стању и чини лидар компактним.

Слика 2 Шема МЕМС-а.（а）Принцип рада МЕМС ЛиДАР-а;(б) МЕМС огледало за скенирање

Ослањајући се на предности МЕМС микро-огледала, индустрија сматра МЕМС лидар најбржом технологијом за имплементацију. Тренутно, Леисхен Интеллигент ЛС20/ЛС21 серија МЕМС солид-стате лидар се користи у областима као што су интелигентна безбедност и надгледање катастрофа. Међутим, недостатак МЕМС микро-огледала је у томе што је његов угао скенирања мали и потребан је додатни угао да би се постигло скенирање великог видног поља. Поред тога, количина ласерске светлости коју може да пројектује је ограничена, што отежава постизање „детекције на великим удаљеностима“. Генерално, МЕМС лидар технолошка решења нису довољно зрела и потребно их је даље побољшати. Верује се да ће развојем МЕМС микро-огледала изгледи примене МЕМС лидара бити шири.

3.Фласх ЛиДАР ласерски сензор
Фласх лидар је радар који не скенира. Он емитује светло поље поља на мету, користи детектор поља за детекцију расејања упадне светлости од стране мете и емитује слику са информацијама о дубини. Његов принцип рада је приказан на слици 3. Иако је Фласх лидар јефтин и има добру стабилност, његов опсег детекције је релативно кратак, тако да су сценарији његове примене ограничени. У области безбедности, Фласх ласерски радар се широко користи. Коришћењем 3Д Фласх лидара за детекцију циљева, сегментацију и праћење, резултати показују да је Фласх лидар погодан за надзор периметра и безбедносна поља на лицу места. Међутим, у областима као што су праћење животне средине, посматрање објеката и превенција опасности, откривање објеката или људи у реалном времену биће ограничено карактеристикама скенирања, што ће резултирати изобличењем података. Користећи сензорски систем изграђен са 3Д Фласх лидаром, веома варијабилни покретни објекти се могу пратити у реалном времену и са великом прецизношћу на средњим и великим удаљеностима. Експериментални процес и резултати приказани су на слици 4. Поред тога, развојем малих компоненти, цена детектора поља је смањена, а Фласх лидар је лако минијатурисати, а његове примене у области безбедности ће бити више.

Слика 3 Принцип рада Фласх ЛиДАР-а

Слика 4 Радни сценарио и експериментални резултати Фласх ЛиДАР-а. (а) Експериментално подешавање са праћењем у реалном времену на рачунару и Фласх ЛиДАР-ом на пан-тилт глави; (б) облак тачака сценарија; (ц) приказ интензитета сценарија са особом означеном у центру; (д) приказ домета сценарија са особом обележен центар

4.ОПА ЛиДАР ласерски сензор
Као нова врста технологије контроле усмеравања зрака, ОПА технологија скенирања је последњих година постала жариште истраживања. Има предности уређаја без инерције, стабилне тачности и контролисаног правца. Његов принцип рада је приказан на слици 5. Неколико предајних јединица формира предајни низ. Излазни угао ласерског зрака се мења подешавањем фазне разлике сваке предајне јединице у предајном низу, чиме се постижу међусобно појачане сметње у задатом правцу, чиме се припрема показивачки сноп високог интензитета. С3, „први на свету полупроводнички лидар сензор“. С3 користи ОПА метод скенирања и величине је само длана. Производ и његов принцип приказани су на слици 6. Производи серије С3 су коришћени у областима као што су надзор упада и контрола приступа.

Слика 5 Принцип рада ОПА

Слика 6 Принцип рада Куанерги С3 ЛиДАР-а

Технологија оптичког фазног низа са високом интеграцијом може задовољити развојне потребе потпуног чврстог стања и минијатуризације безбедносног лидара. Међутим, тренутно постоје два главна фактора који ограничавају масовну производњу ОПА безбедносног лидара: прво, бочни режњеви се лако формирају током стварног скенирања, што ће утицати на домет и угаону резолуцију зрака; друго, тешкоћа обраде је велика. Стога је ОПА безбедносна лидар технологија још увек незрела и тешко је постићи производњу у овој фази.

Контакт информације:

Ако имате било какву идеју, слободно разговарајте са нама. Без обзира где се налазе наши купци и који су наши захтеви, ми ћемо следити наш циљ да нашим купцима пружимо висок квалитет, ниске цене и најбољу услугу.