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什么是LiDAR?LiDAR的工作原理

什么是LiDAR?LiDAR的工作原理-什么是光探测和测距 (LiDAR)?LiDAR 将雷达测距能力与相机的角分辨率相结合,提供准确的深度感知传感以完成图像。

什么是光探测和测距 (LiDAR)?LiDAR 将雷达测距能力与相机的角分辨率相结合,提供准确的深度感知传感以完成图像(图 1)。

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图 1摄像头、雷达和激光雷达是车辆自动驾驶的三种首选技术。资料来源:Analog Devices Inc.

视觉部分代表相机或驾驶员的可见能力、物体分类和横向分辨率。黑暗和天气事件——例如雪、灰尘或雨——会削弱这些能力。雷达部分代表发射的射频信号的返回。该信号可穿透天气和黑暗,同时提供距离测量。LiDAR 部分通过提供进一步的对象分类、横向分辨率、距离测量和黑暗穿透来完成传感图片。

它是如何工作的

LiDAR 系统的基础包括方波发光系统、感兴趣的环境以及解释环境中外部元素距离的光接收器系统。LiDAR 传感方法使用脉冲激光形式的光来测量距离,并分析返回信号的飞行时间 (ToF)(图 2)。

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图 2每个 LiDAR 发射单元都有一个三角形“视图”。资料来源:邦妮贝克

距离的绘制取决于光学数字信号。

数字域中的信号

LiDAR 电路解决方案通过汽车跨阻放大器解决了信号接收挑战。输入级接受光电探测器的负输入电流脉冲(图 3)。

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图 3电子设备包括一个激光二极管发射器和两个光电二极管接收器。资料来源:邦妮贝克

激光二极管通过一块玻璃传输数字脉冲串。该信号也反射到 D 2光电二极管。该信号的处理提供了传输时间以及系统中内置的电子延迟。

数字光信号向物体发出脉冲并反射回光学系统。返回的脉冲镜像到第二个光电二极管 D 1。D 1信号路径与 D 2信号路径具有相同的电子设备。两个信号都到达微控制器单元 (MCU) 以计算 ToF。

市场快照

汽车激光雷达系统使用脉冲激光来测量两辆车之间的距离。汽车系统利用激光雷达来控制车速和制动系统,以响应交通状况的突然变化。半自动或全自动车辆辅助功能在碰撞警告和避让系统、车道保持辅助、车道偏离警告、盲点监视器和自适应巡航控制中采用激光雷达。汽车激光雷达正在取代自动化系统中早期的汽车雷达系统。LiDAR 系统的距离范围从几米到 1,000 多米。

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图 4汽车激光雷达市场分为半自动和自动驾驶汽车应用。资料来源:联合市场研究

自动驾驶汽车将继续存在,激光雷达成像系统进一步完善了这幅画。目前半自动驾驶和全自动驾驶的首选技术是雷达、摄像头和激光雷达设备。激光雷达价格正在下降,市场正在加速走向这种变化。

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作者: planetanalog

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