大気検知とターゲット捕捉の分野におけるライダーの応用

省エネと環境保護、新エネルギー車、インテリジェント車は中国の自動車開発の方向となっており、インテリジェント車は主に自律型インテリジェント車とネットワーク接続インテリジェント車の開発です。 上記の機能を実現する自律型インテリジェント車両およびネットワーク接続型インテリジェント車両は、通常のマイクロ波レーダーを組み立てるだけでは実現できません。上記の機能を実現するために、LiDARは自律型インテリジェント車両の電気システムとネットワークの制御システムに不可欠なコンポーネントです。 -コネクテッドインテリジェント車両。

LiDARは、狭いビーム、小型、非接触測定などの特徴を持ち、雲、エアロゾル、空気風場、大気汚染物質、温度と湿度の変化などのパラメータを検出できます。 ミリ波よりも数桁高い光周波数帯を検知に使用しており、マイクロ波レーダーに比べ検知精度が有利です。 したがって、LiDAR には、大気検知やターゲット捕捉の分野でのより幅広い応用の可能性が秘められています。

現在、インテリジェント車両で使用できるスキャニング LIDAR は、機械式回転 LIDAR、微小電気機械システム スキャニング レーダー、フェーズド アレイ LIDAR です。 機械式回転LiDAR（送信、受信、共通軸上で回転するLiDAR）は現在比較的成熟しており、すでに機械式回転LiDARデバイスを試している無人コンセプトカーがあります。 微小電気機械システム (MEMS) に基づく走査レーダーは現在最先端の研究に属しており、MEMS 走査ミラーを通る光路を変更する原理に基づいています。 フェーズドアレイライダーは、複数の小型アンテナ間で放射されるレーザー光の放射位相によって光路を変える、ポイントバイポイントスキャンによって実現されます。 面アレイ LIDAR は面アレイの光を放射しますが、主な問題は検出範囲が短いことです。

飛行時間型 ToFLiDAR では、レーザーは持続時間 τ の光パルスを放射し、放射の瞬間にタイミング回路の内部クロックを起動します。 ターゲットから反射された光パルスは、クロックを無効にする出力電気信号とともに光検出器に到着します。 この往復の電子測定 ToFΔt は、ターゲットから反射点 R までの距離を計算します。実際にレーザーと光検出器が同じ位置にある場合、距離 R は 2 つの要素の影響を受けます。 c は、光の速度です。真空、n は伝播媒体の屈折率 (空気中では 1 に近い)。 これら 2 つの要素は、距離分解能 ΔR に影響します。レーザー ドットの直径が分解されるターゲットのサイズより大きい場合、測定の不確かさ Δt とパルスの空間幅 w (w=cτ) )はΔΔtです。 一般的な自動車用 LiDAR システムでは、レーザーは持続時間が約 4 ns のパルスを生成するため、最小限のビーム発散角が必要です。

車載用 LiDAR システムの設計者にとって最も重要な点は、光の波長の選択です。 最も一般的な 2 つの波長は 905nm と 1550nm ですが、これは数多くの気象条件や反射面の種類の可能性があるため、車載 LiDAR にとっては複雑な問題です。 実際の環境では、905nm よりも 1550nm の方が吸収が強いため、実際には 905nm での光損失は少なくなります。

従来の主要モジュールの LiDAR 関連技術アルゴリズムは、より優れた軽量性、精度、堅牢性、一般化を達成する必要があり、セマンティック マップと深層学習の統合がトレンドになっており、ソースの自律的な位置特定を達成できるその他のセンサーも必要です。深度カメラ、ミリ波レーダーなどと同様に、マルチソースフュージョンも現在の研究のホットスポットであり、自律知能の開発を実現するための無人プラットフォーム用のLIDAR関連技術は必ず存在します。自律知能を実現するための無人プラットフォームの開発に広範囲に影響を与えます。