יישום של Lidar בתחום זיהוי אטמוספירה ולכידת מטרות

חיסכון באנרגיה והגנת הסביבה, רכבי אנרגיה חדשים, רכבים חכמים הפכו לכיוון של פיתוח הרכב בסין, רכבים חכמים הם בעיקר פיתוח של רכבים חכמים אוטונומיים וכלי רכב אינטליגנטיים המחוברים לרשת. רכבים חכמים אוטונומיים וכלי רכב אינטליגנטיים המחוברים לרשת להשגת הפונקציות הנ"ל לא ניתנות למימוש רק על ידי הרכבת מכ"ם מיקרוגל רגיל, כדי להשיג את הפונקציות הנ"ל, LiDAR הוא מרכיב חיוני במערכת הבקרה של המערכת החשמלית של רכבים חכמים אוטונומיים ורשתות -רכבים חכמים מחוברים.

ללידר יש מאפיינים של אלומה צרה, גודל קטן, מדידה ללא מגע וכו'. הוא יכול לזהות ענן, אירוסול, שדה רוח אוויר, מזהמי אוויר, שינויי טמפרטורה ולחות ופרמטרים נוספים. הוא משתמש בפס תדר אופטי לזיהוי, הגבוה בכמה סדרי גודל מגל מילימטרים, ודיוק הזיהוי יתרון יותר מאשר מכ"ם מיקרוגל. לכן, ל-LiDAR יש סיכוי יישום רחב יותר בתחום זיהוי אטמוספירה ותפיסת מטרות.

נכון לעכשיו, ה-LIDAR הסורק שניתן להשתמש בהם בכלי רכב חכמים הם LIDAR מסתובב מכני, מכ"ם סורק מערכת מיקרו-אלקטרו-מכנית ומערך LIDAR מדורג. LiDAR מסתובב מכני (LiDAR המשדר, קולט ומסתובב על ציר משותף) בוגר יחסית כיום, וכבר יש מכוניות קונספט בלתי מאוישות שמנסות מכשירי LiDAR מסתובבים מכניים. סריקת מכ"ם המבוססת על מערכות מיקרו-אלקטרומכניות (MEMS) שייכת כיום למחקר המתקדם, המבוסס על עיקרון של שינוי הנתיב האופטי באמצעות מראות סריקת MEMS. Lidar של מערך שלבים מתממש על ידי סריקה נקודתית, כלומר, שינוי הנתיב האופטי לפי שלב הפליטה של ​​אור הלייזר הנפלט בין מספר אנטנות קטנות. LIDAR משטחי מערך פולט מערך משטח של אור, והבעיה העיקרית היא טווח הזיהוי הקצר.

בזמן טיסה ToFLiDAR, הלייזר פולט פולסי אור באורך τ המפעילים את השעון הפנימי של מעגל התזמון ברגע הפליטה. פעימת האור המוחזרת מהמטרה מגיעה לפוטו-גלאי עם אות חשמלי מוצא שמנטרל את השעון. מדידה אלקטרונית זו, ToFΔt, מחשבת את המרחק מהמטרה לנקודת ההשתקפות R. אם במציאות הלייזר והפוטו-גלאי ממוקמים באותו מיקום, המרחק R מושפע משני גורמים: c היא מהירות האור ב ואקום, ו-n הוא מקדם השבירה של תווך ההתפשטות (שקרוב ל-1 באוויר). שני גורמים אלו משפיעים על רזולוציית המרחק ΔR: אם קוטר נקודת הלייזר גדול מגודל המטרה שיש לפתור, אי הוודאות במדידה Δt והרוחב המרחבי של הדופק w (w=cτ ) הוא ΔΔt. במערכת LiDAR אופיינית לרכב, הלייזר מייצר פולסים באורך של כ-4 ns, ולכן יש צורך בזווית סטיית קרן מינימלית.

ההיבט הקריטי ביותר עבור המעצב של מערכת LiDAR לרכב הוא בחירת אורך הגל של האור. שני אורכי הגל הפופולריים ביותר הם 905 ננומטר ו-1550 ננומטר, שזו בעיה מורכבת עבור LiDAR לרכב בשל תנאי מזג האוויר הרבים ואפשרויות סוג משטח רפלקטיבי. בסביבות בעולם האמיתי, למעשה יש פחות אובדן אור ב-905nm עקב ספיגה חזקה יותר ב-1550nm מאשר ב-905nm.

אלגוריתמים טכנולוגיים הקשורים ללידר במודולי המפתח המסורתיים עדיין צריכים להשיג קל משקל, דיוק, חוסן והכללה טובים יותר, מפות סמנטיות ושילוב של למידה עמוקה הפכו למגמה, וחיישנים אחרים שיכולים להשיג לוקליזציה אוטונומית של המקור, כגון כמו מצלמת עומק, מכ"ם גלי מילימטרים וכו', היתוך רב-מקורות הוא גם נקודה חמה במחקר הנוכחי, וטכנולוגיה הקשורה ללידר לפלטפורמות בלתי מאוישות להשגת פיתוח מודיעין אוטונומי חייבת להיות בעלת טכנולוגיה הקשורה ל-LIDAR. יש השפעה מרחיקת לכת על פיתוח פלטפורמות בלתי מאוישות למימוש מודיעין אוטונומי.