Оперативность, качество, доступные цены!
info@smart-sps.ru

Москва, ул. 6-я Радиальная, д.9​

Твердотельный LiDAR

Сложные автомобильные приложения, такие как ADAS и автономное управление, требуют передовых решений для обнаружения объектов и расстояния до них. Среди них важную роль играет система LiDAR (обнаружение света от встречных машин и расстояния). Также известен как время пролета (ToF), лазерный сканер или лазерный радар, LiDAR - это сенсорная технология, основной задачей которой является обнаружение объектов и определение расстояния до них. Это достигается путем подсветки объекта оптическим импульсом (ширина которого составляет от нескольких наносекунд до нескольких микросекунд) и измерения характеристик отраженного обратного сигнала. Ключевыми факторами для извлечения полезной информации из возвращенных световых сигналов являются мощность импульса, время приема-передачи, фазовый сдвиг и ширина импульса. Несмотря на то, что доступно несколько различных типов LiDAR-систем, они могут быть сгруппированы в две категории в зависимости от типа управления лучом: механические и оптические LiDAR. Механический LiDAR основан на высококачественной оптике и вращающемся узле для создания широкого поля зрения (FOV) до 360°. Соответствующее отношение сигнал/шум (SNR) довольно хорошее для FOV, но прибор громоздкий и тяжелый. Напротив, твердотельные LiDAR не имеют вращающихся механических частей, что обеспечивает высокую степень надежности. Несмотря на то, что их поле зрения меньше, но существует способ избежать это ограничение.

В этой статье будет представлена ​новая технология LiDAR, разработанная XenomatiX, которая называется истинным твердотельным накопителем для ADAS, автономного вождения и других дорожных приложений. Следует отметить, что в дополнение к автомобильным приложениям технология LiDAR может использоваться для трехмерной аэрофотосъемки и географических карт, систем безопасности на производственных предприятиях и анализа газов.

Подход XenomatiX

Сегодня большинство систем LiDAR являются механическими. Они используют вращающиеся головки, что приводит к большим габаритам, большому весу и высокой стоимости. Чтобы преодолеть эти ограничения, были приняты такие технологии, как колеблющиеся зеркала, чтобы уменьшить размер решения. Однако это все еще остается механическим устройством. С самого начала философия XenomatiX заключалась в том, что в автомобильных приложениях единственной движущейся частью является автомобиль.

Во время интервью EE Times Europe Филип Геуэнс, генеральный директор XenomatiX, сказал: «У автомобилестроения совершенно другие требования, речь идет о стоимости, размере и надежности. Технологию LiDAR следует выбирать в зависимости от этих трех ключевых факторов. Вот почему мы чувствовали, что временные лазерные диоды и механические движущиеся части - это устаревшая технология».

Компания, основанная в 2013 году со штаб-квартирой в Лёвене, Бельгия, ввела термин «истинный» для обозначения твердотельных LiDAR-систем, построенных с использованием полупроводникового лазерного источника и детектора, без сканирования и без движущихся частей. В этом новом решении используется принципиально иной подход по сравнению с обычными оптическими LiDAR, которые используют последовательные измерения, чтобы направить лазерный свет в одном направлении, выполнить измерение и затем перейти к следующему положению. Таким образом, измеряя точка за точкой сканируется окружающее пространство.

«Поскольку механизм сканирования является слабым местом системы LiDAR, подход XenomatiX заключался в устранении механизма сканирования, обеспечивающего возможность многолучевого излучения, которое одновременно посылает тысячи лазерных лучей». - сказал Гуэнс. «Это настоящая инновация, которой мы гордимся».

Вся сцена может быть обнаружена «одной вспышкой» без ограничений угла обзора, с дальностью более 200 метров. Более того, в отличие от сканирующих LiDAR, множество точек с высоким разрешением не нуждаются в последующей обработке для пространственно-временной коррекции, что обеспечивает гораздо более высокую частоту кадров.

Подход, принятый XenomatiX, представляет собой решение для сканирования во время движения, поскольку он устраняет время задержки, вызванное сканированием датчиков, когда они перемещаются по своей схеме сканирования. Фактически, эта концепция хорошо подходит для автомобильных приложений, поскольку она устраняет необходимость в компенсации движения: все лучи отправляются в одно и то же время, получая отклик от всех точек одновременно. На рисунке 1 показан XenoLidar-X, автономное решение без движущихся частей, которое можно использовать как для автономного управления, так и для промышленных приложений. Эта конструкция доказывает свою эффективность во всех сценариях, где освещение и погодные условия могут сильно различаться. Твердотельное решение нового поколения XenomatiX, включающее 15 000 лазерных лучей, которые проецируются одновременно.

Рис. 1. XenoLidar-X (твердотельный)

В своих твердотельных LiDAR XenomatiX использует VCSEL (лазеры с вертикальным резонатором), которые, как известно, являются лазерными источниками с низким энергопотреблением, обеспечивающие очень хорошую долговечность и ожидаемый срок службы, намного лучше, чем традиционные диодные лазеры.

«Поскольку у нас больше времени для проведения измерений, мы все еще можем направить в лазерные лучи достаточно энергии, чтобы проводить измерения на больших расстояниях», - сказал Гойенс.

LiDAR XenomatiX известны как 6D LiDAR, что означает, что они предоставляют два типа выходов с идеальным наложением. Первый - это массив точек, трехмерная геометрия, которая включает все обнаруженные лазерные пятна. Второй - визуальное 2D-изображение камеры. Его можно рассматривать как LiDAR со встроенной камерой или как камеру с характеристиками LiDAR и без ошибки параллакса. Наличие избыточных данных позволяет объединять датчики, предоставляя дополнительную информацию, которая необходима для обеспечения безопасности. 6 - е измерение отражательной способности объектов, на основе количества возвращаемого лазерного света.

XenomatiX называет это четырехмерным ИИ, что означает, что он выполняет распознавание образов в четырехмерном пространстве, где координаты x, y, z комбинируются с интенсивностью отраженного лазерного луча. Датчик был разработан для работы в качестве детектора в 2D-режиме, когда лазер выключен. Если лазер включен, система может использовать те же пиксели для выполнения трехмерных измерений и создания трехмерной матрицы точек. Твердотельные LiDAR также обеспечивают отличную надежность, что является ключевым фактором в автомобильных приложениях. Среднее время наработки на отказ (MTBF) на самом деле очень хорошее из-за отсутствия движущихся частей, использование лазеров VCSEL (которые являются лазерами с большим сроком службы) и развитости технологии CMOS.

Как упоминалось ранее, преимуществом LiDAR, у которых есть движущиеся части, является широкое поле обзора, которое можно расширить до 360 градусов. Вращающиеся головы позволяют смотреть во все стороны. XenomatiX LiDARs могут по-прежнему обеспечивать широкий угол обзора, комбинируя несколько модулей для увеличения покрытия. Несколько блоков LiDAR можно разместить по углам автомобиля, чтобы не было слепых зон.

Благодаря гибкой и модульной конструкции XenomatiX может предложить небольшой, легкий и перспективный датчик для удобной интеграции. Компания поддерживает постоянные партнерские отношения с поставщиками автомобилей, такими как AGC, Marelli, Kautex и другими, для разработки полного, настраиваемого, модульного и гибкого решения LiDAR. Это партнерство будет способствовать интеграции LiDAR в лобовое стекло, заднее стекло, решетку радиатора, фары, задний фонарь и бампер автомобиля.

Источник www.eetimes.eu