Ứng dụng của Lidar trong lĩnh vực phát hiện khí quyển và bắt mục tiêu

Tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, phương tiện năng lượng mới, phương tiện thông minh đã trở thành hướng phát triển ô tô của Trung Quốc, phương tiện thông minh chủ yếu là phát triển phương tiện thông minh tự hành và phương tiện thông minh kết nối mạng. Phương tiện thông minh tự động và phương tiện thông minh kết nối mạng để đạt được các chức năng trên không thể chỉ thực hiện được bằng cách lắp ráp radar vi sóng thông thường, để đạt được các chức năng trên, LiDAR là một thành phần thiết yếu trong hệ thống điều khiển của hệ thống điện của phương tiện và mạng thông minh tự động - Xe thông minh được kết nối.

Lidar có các đặc tính của chùm tia hẹp, kích thước nhỏ, đo không tiếp xúc, v.v. Nó có thể phát hiện đám mây, bình xịt, trường gió, chất gây ô nhiễm không khí, thay đổi nhiệt độ và độ ẩm và các thông số khác. Nó sử dụng dải tần số quang để phát hiện, cao hơn vài bậc so với sóng milimet và độ chính xác phát hiện có lợi thế hơn radar vi sóng. Do đó, LiDAR có triển vọng ứng dụng rộng hơn trong lĩnh vực phát hiện khí quyển và bắt giữ mục tiêu.

Hiện tại, LIDAR quét có thể được sử dụng trong các phương tiện thông minh là LIDAR quay cơ học, radar quét hệ thống vi cơ điện tử và LIDAR mảng pha. LiDAR quay cơ học (LiDAR truyền, nhận và quay trên một trục chung) hiện đã tương đối hoàn thiện và đã có những mẫu xe ý tưởng không người lái đang thử nghiệm các thiết bị LiDAR quay cơ học. Radar quét dựa trên hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) hiện thuộc loại nghiên cứu tiên tiến, dựa trên nguyên tắc thay đổi đường quang thông qua gương quét MEMS. Lidar mảng pha được thực hiện bằng cách quét từng điểm, tức là thay đổi đường quang bằng pha phát xạ của ánh sáng laser phát ra giữa nhiều ăng ten nhỏ. LIDAR mảng bề mặt phát ra một mảng ánh sáng bề mặt và vấn đề chính là phạm vi phát hiện ngắn.

Trong ToFLiDAR thời gian bay, tia laser phát ra các xung ánh sáng có thời lượng τ kích hoạt đồng hồ bên trong của mạch định giờ tại thời điểm phát xạ. Xung ánh sáng phản xạ từ mục tiêu đến bộ tách sóng quang với tín hiệu điện đầu ra làm vô hiệu hóa đồng hồ. Chuyến đi khứ hồi đo điện tử ToFΔt này tính toán khoảng cách từ mục tiêu đến điểm phản xạ R. Nếu trên thực tế, tia laser và bộ tách sóng quang được đặt ở cùng một vị trí thì khoảng cách R bị ảnh hưởng bởi hai yếu tố: c là tốc độ ánh sáng trong chân không, và n là chiết suất của môi trường truyền sóng (gần bằng 1 trong không khí). Hai yếu tố này ảnh hưởng đến độ phân giải khoảng cách ΔR: nếu đường kính của chấm laser lớn hơn kích thước của mục tiêu cần phân giải thì độ không đảm bảo đo trong phép đo Δt và độ rộng không gian của xung w (w=cτ ) là ΔΔt. Trong hệ thống LiDAR ô tô điển hình, tia laser tạo ra các xung có thời lượng khoảng 4 ns và do đó cần có góc phân kỳ chùm tia tối thiểu.

Khía cạnh quan trọng nhất đối với người thiết kế hệ thống LiDAR ô tô là việc lựa chọn bước sóng của ánh sáng. Hai bước sóng phổ biến nhất là 905nm và 1550nm, đây là một vấn đề phức tạp đối với LiDAR ô tô do có nhiều điều kiện thời tiết và khả năng loại bề mặt phản chiếu. Trong môi trường thực tế, thực tế có ít sự mất ánh sáng hơn ở 905nm do khả năng hấp thụ ánh sáng ở 1550nm mạnh hơn ở 905nm.

Các thuật toán công nghệ liên quan đến lidar trong các mô-đun khóa truyền thống vẫn cần đạt được độ nhẹ, độ chính xác, độ bền và tính tổng quát tốt hơn, bản đồ ngữ nghĩa và tích hợp học sâu đã trở thành xu hướng và các cảm biến khác có thể đạt được khả năng tự định vị nguồn, chẳng hạn như như camera độ sâu, radar sóng milimet, v.v., phản ứng tổng hợp đa nguồn cũng là một điểm nóng của nghiên cứu hiện nay và công nghệ liên quan đến Lidar dành cho các nền tảng không người lái nhằm đạt được sự phát triển của trí tuệ tự động chắc chắn sẽ có công nghệ liên quan đến LIDAR. có tác động sâu rộng đến sự phát triển của các nền tảng không người lái để hiện thực hóa trí thông minh tự trị.