Автомобільний лідар і як він працює

Що таке Лідар (LiDAR)? Лідар поєднує в собі можливості визначення дальності радара з кутовою роздільною здатністю камери, щоб забезпечити точне визначення глибини для повного зображення (рис. 1).

Малюнок 1. Камери, радар і лідар є трьома найкращими технологіями для автономного водіння. (Кредит зображення: ADI)

Візуальна частина відображає видимість камери або водія, класифікацію об’єктів і поперечну роздільну здатність. Темрява та погодні умови, такі як сніг, пил або дощ, можуть погіршити ці здібності. Радарна частина являє собою повернення радіочастотного сигналу. Цей сигнал стійкий до погодних умов і темряви, а також вимірює відстань. Частина лідара може доповнити картину зондування, забезпечуючи подальшу класифікацію об’єктів, бокову роздільну здатність, визначення дальності та проникнення в темряву.

Як працює лідар?
Основні елементи лідарної системи включають систему передавача квадратних хвиль, цільове середовище та систему оптичного приймача, яка використовується для інтерпретації відстаней до зовнішніх елементів навколишнього середовища. Метод лідарного зондування використовує світло у формі імпульсного лазера для вимірювання дальності шляхом аналізу часу прольоту (ToF) відвернутого сигналу (рис. 2).

Малюнок 2: Кожен передавач лідара має трикутне «поле зору». (Автор зображення: Бонні Бейкер)

Малюнок відстані залежить від оптичного цифрового сигналу.

Сигнали в цифровій сфері
Схемотехнічне рішення лідара полягає у вирішенні задачі прийому сигналу через автомобільний трансімпедансний підсилювач. Вхідний каскад використовується для прийому негативних імпульсів вхідного струму від фотодетектора (рис. 3).

Рисунок 3: Електронна частина лідара складається з лазерного діодного передавача та двох фотодіодних приймачів. (Автор зображення: Бонні Бейкер)

Лазерні діоди передають цифрові імпульси через шматок скла. Цей сигнал також відбивається на фотодіоді D2. Обробка цього сигналу забезпечує час проходження та електронну затримку, вбудовану в систему.
Імпульси цифрового світлового сигналу потрапляють на об’єкт і відбиваються назад до оптичної системи. Зворотний імпульс дзеркально відображається на другому фотодіоді D1. Електронна частина шляху сигналу D1 така ж, як і шлях сигналу D2. Час польоту можна розрахувати після того, як два сигнали досягнуть мікроконтролера (MCU).

Знімок ринку
Автомобільні лідарні системи використовують імпульсне лазерне світло для вимірювання відстані між двома автомобілями. Автомобільні системи використовують лідар для контролю швидкості автомобіля та гальмівних систем у відповідь на раптові зміни умов руху. Lidar відіграє важливу роль у напівавтоматичних або повністю автоматичних функціях допомоги автомобілям, таких як системи попередження про зіткнення та запобігання зіткненням, допомога утримання смуги руху, попередження про виїзд зі смуги руху, монітори сліпих зон і адаптивний круїз-контроль. Автомобільний лідар замінює радарні системи в попередніх системах автоматизації транспортних засобів. Лідарні системи можуть варіюватися від кількох метрів до понад 1000 метрів.

Рисунок 4. Ринок автомобільних лідарів сегментований на напівавтономні та повністю автономні транспортні засоби. (Джерело зображення: Allied Market Research)

Безпілотні автомобілі вже широко використовуються, а лідарні системи ще більше покращать ситуацію. Радар, камери та лідарне обладнання все ще є технологіями вибору для напівавтономного та повністю автономного водіння, і ціна на лідар падає, і ринок прискорює цю зміну.