LiDAR lazer sensori tasnifi va skanerlash usullari

LiDARLazer sensori lazer nurini faol ravishda chiqaradi va bosqinchi nishonning masofasi, orientatsiyasi, tezligi va konturi kabi ma'lumotlarni yuqori aniqlik va yuqori aniqlikda olishi mumkin. U shahar xavfsizligi va sanoat xavfsizligi kabi sohalarda keng qo'llanilgan. Ushbu maqolada asosiy mahalliy va xorijiy xavfsizlik lidar ishlab chiqaruvchilari va ularning mahsulot texnik xususiyatlari qisqacha tanishtiriladi. Turli xil xavfsizlik ilovalarining ehtiyojlarini birlashtirgan holda, turli xil texnik tizimlar ostida lidarning printsiplari, xususiyatlari va hozirgi holati uchta jihatdan ko'rib chiqiladi: diapazon sxemasi, skanerlash usuli va yorug'lik manbasini tanlash. Nihoyat, xavfsizlik lidarini qo'llash tendentsiyalari va rivojlanish istiqbollari umumlashtiriladi va istiqbollanadi. Iste'molchi xavfsizligi ilovalarining ehtiyojlarini qondirish uchun xavfsizlik lidar arzon narxlardagi, yuqori ishlash, seriyalilashtirish, miniatyuralashtirish, qattiq holat, chiplashtirish va ko'p manbali integratsiya yo'nalishlarida yanada rivojlanadi.

Tizim ichida harakatlanuvchi komponentlar mavjudligiga qarab, lidarni mexanik lidar va qattiq holatdagi lidarga bo'lish mumkin. Ular orasida qattiq holatdagi lidarni amalga oshirish usullari mikro-elektromexanik tizim (Micro-ElectroMechanical System, MEMS), Flash texnologiyasi va OPA texnologiyasini o'z ichiga oladi.

Skanerlash rejimida nurni boshqarish xususiyatlariga ko'ra, lidarni skanerlash lidariga va skanerlanmaydigan lidarga bo'lish mumkin. Ular orasida skanerdan o'tkazmaydigan lidar sahnani yorug'lik bilan qoplash orqali maqsadli tasvirga erishadi, masalan, Flash maydoni qatori lidar. Tegishli skanerlash usullari xavfsizlik lidariga kengroq ko'rish va piksellar sonini olish imkonini beradi va shu bilan birga butun tuzilmani yanada barqaror qiladi. Shu sababli, skanerlash texnologiyasini tanlash lidarning hayot aylanishiga katta ta'sir qiladi, bu esa o'z navbatida ushbu tizim ostida xavfsizlik lidarini ommaviy ishlab chiqarish mumkinligini aniqlaydi. Ular orasida uzoq aniqlash diapazoni va katta ko'rish maydoni xavfsizlik lidarining asosiy ko'rsatkichlari bo'lib, kelajakda xavfsizlik lidarining qo'llanilishi istiqbollarini ham belgilaydi.

1. Mexanik LiDAR lazer sensori
Mexanik lidar lazerli skanerlashga erishish uchun mexanik aylanishdan foydalanishni anglatadi. Dvigatel bir nuqtali yoki ko'p nuqtali modulni to'liq 360 daraja yoki boshqa katta burchakli skanerlashga erishish uchun aylantirish uchun boshqaradi. Mexanik lidarning ishlash printsipi 1-rasmda ko'rsatilgan. U oddiy printsip, oson haydash va katta skanerlash maydonining afzalliklariga ega. U birinchi bo'lib keng qo'llanilgan va bozorda asosiy xavfsizlik lidar mahsulotlarini skanerlash yechimiga aylandi. Linzalar, mexanik tuzilmalar va elektron platalar kabi omillarni hisobga olgan holda, ko'plab nuqtalar oralig'idagi modullarni odatda o'lcham va og'irlik nuqtai nazaridan optimallashtirish mumkin emas. Shuning uchun, vosita modulni uzoq vaqt aylantirish uchun harakatlantirganda, rulmanlar osongina kiyiladi. Bu an'anaviy mexanik skanerlashni hayot va ishonchlilik nuqtai nazaridan tanqid qiladi va aşınmadan kelib chiqadigan xarajat oshadi. Bu ham juda haqiqiy muammo. Shu sababli, dastlabki xavfsizlik bozori asosan o'lchamlarni kamaytirish va arzon narxlardagi echimlarni qabul qildi, ya'ni boshqa sensorlar bilan birgalikda past nurli lazerli radardan foydalanish. U ixcham ko'rinishga ega va katta skanerlash maydoniga ega va binolarni himoya qilish va mintaqaviy perimetrni himoya qilish kabi stsenariylar uchun javob beradi.

1-rasm An'anaviy mexanik LiDARning ishlash printsipi

Hozirgi vaqtda LiDAR dizayni oldida turgan eng katta muammo - bu maqbul narxda ommaviy ishlab chiqarishga erishishda ishlash va mustahkamlikka erishishdir. Biroq, mexanik lidar o'zining ortiqcha asosiy elektron komponentlari tufayli xavfsizlik sohasida keng miqyosda targ'ib qilinishi mumkin emas, bu uning hajmi va narxini kamaytirishni qiyinlashtiradi. Shu maqsadda lidarning asosiy komponentlari lidar signalini qayta ishlash sxemasining hajmini kamaytirish va quvvat sarfi va narxini kamaytirish uchun dasturga xos integral mikrosxemalar (ASIC) chiplariga birlashtirilgan. Bu ko'p qatorli lidarni ommaviy ishlab chiqarishni amalga oshirishdir. muhim tendentsiya.

2.MEMS LiDAR lazer sensori
MEMS lazerli radar an'anaviy mexanik aylanadigan qurilmani kremniy asosidagi chipga o'rnatilgan MEMS mikromirror bilan almashtiradi. Mikromirror kengroq skanerlash burchagi va kengroq skanerlash diapazoni yaratish uchun lazerni aks ettiradi. Uning ishlash printsipi 2-rasmda ko'rsatilgan. MEMS mikro-oynalari an'anaviy mexanik lidarning innovatorlari bo'lib, lidarni miniatyuralashtirish va narxini pasaytirishga yordam beradi. Galvanometrni skanerlash usuli diapazondagi strukturaning to'g'ridan-to'g'ri aylanishini oldini oladi, lidarni qattiq holatda skanerlashni ta'minlaydi va lidarni ixcham qiladi.

2-rasm MEMS sxemasi.（a）MEMS LiDAR ning ishlash printsipi;（b）MEMS skaner oynasi

MEMS mikro-oynalarining afzalliklariga tayangan holda, sanoat MEMS lidarni eng tez amalga oshiriladigan texnologiya deb hisoblaydi. Hozirgi vaqtda Leishen Intelligent LS20 / LS21 seriyali MEMS qattiq holatdagi lidar aqlli xavfsizlik va ofat monitoringi kabi sohalarda qo'llanilgan. Biroq, MEMS mikro-oynasining kamchiligi shundaki, uning skanerlash burchagi kichik va ko'rishning katta maydonini skanerlashga erishish uchun qo'shimcha burchak kerak. Bundan tashqari, u loyihalashi mumkin bo'lgan lazer nurlari miqdori cheklangan, bu esa "uzoq masofadan aniqlash" ga erishishni qiyinlashtiradi. Umuman olganda, MEMS lidar texnologiya yechimlari yetarlicha etuk emas va ularni yanada takomillashtirish kerak. MEMS mikro-oynalarining rivojlanishi bilan MEMS lidarni qo'llash istiqbollari yanada kengroq bo'ladi, deb ishoniladi.

3.Flash LiDAR lazer sensori
Flash lidar - bu skanerdan o'tkazmaydigan radar. U nishonga maydon massivi nurini chiqaradi, tushayotgan yorug'likning nishon tomonidan tarqalishini aniqlash uchun maydon massivi detektoridan foydalanadi va chuqurlik ma'lumotlariga ega tasvirni chiqaradi. Uning ishlash printsipi 3-rasmda ko'rsatilgan. Flash lidar arzon va yaxshi barqarorlikka ega bo'lsa-da, uni aniqlash diapazoni nisbatan qisqa, shuning uchun uni qo'llash stsenariylari cheklangan. Xavfsizlik sohasida Flash lazer radarlari keng qo'llanilgan. Maqsadlarni aniqlash, segmentatsiyalash va kuzatish uchun 3D Flash lidardan foydalangan holda natijalar Flash lidarning perimetrni kuzatish va saytdagi xavfsizlik maydonlari uchun mos ekanligini ko'rsatdi. Biroq, atrof-muhit monitoringi, ob'ektlarni kuzatish va xavfning oldini olish kabi sohalarda ob'ektlar yoki odamlarni real vaqt rejimida aniqlash skanerlash xususiyatlari bilan cheklanadi, bu esa ma'lumotlarning buzilishiga olib keladi. 3D Flash lidar bilan qurilgan sensor tizimidan foydalanib, juda o'zgaruvchan harakatlanuvchi ob'ektlarni real vaqt rejimida va o'rta va uzoq masofalarda yuqori aniqlik bilan kuzatish mumkin. Eksperimental jarayon va natijalar 4-rasmda ko'rsatilgan. Bundan tashqari, kichik komponentlarning rivojlanishi bilan maydon massivi detektorlarining narxi kamayadi va Flash lidarni miniatyura qilish oson va uning xavfsizlik sohasida qo'llanilishi ko'proq bo'ladi.

3-rasm Flash LiDAR ning ishlash printsipi

4-rasm. Flash LiDAR ning ish stsenariysi va eksperimental natijalari. （a）Kompyuterda real vaqt rejimida kuzatish bilan tajriba oʻrnatish va egilish boshidagi Flash LiDAR;（b）stsenariyning nuqta buluti;（c）odam bilan belgilangan markaz bilan stsenariyning intensivlik koʻrinishi;（d）odam bilan stsenariy diapazoni koʻrinishi belgilangan markaz

4.OPA LiDAR lazer sensori
Nurni ko'rsatishni boshqarish texnologiyasining yangi turi sifatida OPA skanerlash texnologiyasi so'nggi yillarda tadqiqot nuqtasiga aylandi. U inertsiyasiz qurilmalar, barqaror aniqlik va boshqariladigan yo'nalishning afzalliklariga ega. Uning ishlash printsipi 5-rasmda ko'rsatilgan. Bir nechta uzatuvchi birliklar uzatuvchi massivni tashkil qiladi. Lazer nurlarining chiqish burchagi uzatuvchi massivdagi har bir uzatuvchi blokning fazalar farqini sozlash orqali o'zgartiriladi va shu bilan belgilangan yo'nalishda o'zaro mustahkamlovchi shovqinga erishiladi va shu bilan yuqori intensivlikdagi ishora nuri tayyorlanadi. S3, "dunyodagi birinchi qattiq holatdagi lidar sensori". S3 OPA skanerlash usulidan foydalanadi va faqat palma o'lchamiga ega. Mahsulot va uning printsipi 6-rasmda ko'rsatilgan. S3 seriyali mahsulotlar hujumni kuzatish va kirishni boshqarish kabi sohalarda ishlatilgan.

5-rasm OPA ning ishlash printsipi

6-rasm Quanergy S3 LiDAR ning ishlash printsipi

Yuqori integratsiyaga ega bo'lgan optik bosqichli massiv texnologiyasi butun qattiq holatning rivojlanish ehtiyojlarini qondirishi va xavfsizlik lidarini miniatyuralashtirishi mumkin. Biroq, hozirgi vaqtda OPA xavfsizlik lidarini ommaviy ishlab chiqarishni cheklaydigan ikkita asosiy omil mavjud: birinchidan, yon loblar haqiqiy skanerlashda osongina shakllanadi, bu nurning diapazoni va burchak o'lchamlariga ta'sir qiladi; ikkinchidan, ishlov berish qiyinligi yuqori. Shu sababli, OPA xavfsizlik lidar texnologiyasi hali ham etuk emas va bu bosqichda ishlab chiqarishga erishish qiyin.

Bog'lanish uchun ma'lumot:

Agar sizda biron bir fikr bo'lsa, biz bilan gaplashing. Mijozlarimiz qayerda bo'lishidan va bizning talablarimiz qanday bo'lishidan qat'i nazar, biz mijozlarimizga yuqori sifat, arzon narxlar va eng yaxshi xizmatni taqdim etish maqsadimizga amal qilamiz.