ความหมายแรกของ LIDAR คือ LIDAR, ภาษาอังกฤษคือ Light DeteaTIon และหลากหลาย, จีนหมายถึง "แสงและตั้งแต่"
ในความเป็นจริงความหมายที่ถูกต้องมากขึ้นคือ LADAR: LAser DetecTIon และ Ranging, นั่นคือ,"เลเซอร์และตั้งแต่". นี่คือคํานิยามที่นําเสนอในปี 2004 ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดของ lidar
Lidar เป็นจริงชนิดของเรดาร์ที่ทํางานในวงแสง (วงพิเศษ) และข้อดีของมันมีความชัดเจนมาก:
1.ความละเอียดสูงมาก: lidarทํางานในวงแสง, และความถี่เป็น2ถึง3คําสั่งของขนาดสูงกว่าไมโครเวฟของ ดังนั้นเมื่อเทียบกับเรดาร์ไมโครเวฟ LIDAR มีความละเอียดช่วงสูงมากความละเอียดเชิงมุมและความละเอียดความเร็ว
2.ที่แข็งแกร่งความสามารถในการป้องกันการรบกวน: ความยาวคลื่นเลเซอร์เป็นระยะสั้น, มันสามารถปล่อยลําแสงเลเซอร์ที่มีมุมแยกขนาดเล็กมาก(
3.ปริมาณของข้อมูลที่ได้ที่อุดมไปด้วย: ระยะทาง, มุม, ความเข้มการสะท้อน, ความเร็วและข้อมูลอื่นๆของเป้าหมายจะได้รับโดยตรงในการสร้างภาพหลายมิติของเป้าหมาย;
4.สามารถทํางานได้ทุกวัน: เลเซอร์ตรวจจับการใช้งาน, ไม่ได้ขึ้นอยู่กับสภาพแสงภายนอกหรือลักษณะการฉายรังสีของเป้าหมายของตัวเองของ มันเพียงต้องการที่จะปล่อยลําแสงเลเซอร์ของตัวเองและได้รับข้อมูลเป้าหมายโดยการตรวจสอบสัญญาณสะท้อนของลําแสงเลเซอร์ที่ปล่อยออกมา
แต่ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของ LIDAR คือมันได้รับผลกระทบจากสภาพบรรยากาศและควันจากสภาพแวดล้อมการทํางาน มันเป็นเรื่องยากมากที่จะบรรลุสภาพแวดล้อมการทํางานทุกสภาพอากาศ
การจําแนกประเภท
ถ้าจําแนกของ lidar แบ่งออกเป็นระบบ, มีส่วนใหญ่โดยตรง lidar และการตรวจสอบที่สอดคล้องกัน lidar. ในความเป็นจริงสิ่งที่เราได้กล่าวถึงในปัจจุบันรวมทั้งการขับขี่อัตโนมัติหุ่นยนต์และ lidar ใช้สําหรับการสํารวจและการทําแผนที่โดยทั่วไปเป็น LIDAR ตรวจสอบโดยตรงชนิดนี้ เรดาร์พิเศษบางอย่าง เช่น การวัดค่าลมและการวัดความเร็วโดยทั่วไปจะใช้ระบบที่สอดคล้องกัน ถ้าจําแนกของ lidar แบ่งออกเป็นระบบ, มีส่วนใหญ่โดยตรง lidar และการตรวจสอบที่สอดคล้องกัน lidar. ในความเป็นจริงสิ่งที่เราได้กล่าวถึงในปัจจุบันรวมทั้งการขับขี่อัตโนมัติหุ่นยนต์และ lidar ใช้สําหรับการสํารวจและการทําแผนที่โดยทั่วไปเป็น LIDAR ตรวจสอบโดยตรงชนิดนี้ เรดาร์พิเศษบางอย่าง เช่น การวัดค่าลมและการวัดความเร็วโดยทั่วไปจะใช้ระบบที่สอดคล้องกัน
ตามการจําแนกโปรแกรมเราสามารถแบ่งมากขึ้นเช่น: rangefinder เลเซอร์, เลเซอร์สามมิติภาพเรดาร์เรดาร์วัดความเร็วเลเซอร์เรดาร์ตรวจจับบรรยากาศเลเซอร์และอื่น ๆ
ไม่ว่าจะเป็น lidar เดียวบรรทัด, หลายสาย lidar หรือสํารวจ lidar, เราสามารถโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นประเภทของเลเซอร์เรดาร์ภาพสามมิติ.
เลเซอร์สามมิติเรดาร์ภาพในความเป็นจริงมันต้องการที่จะได้รับข้อมูลหลักสอง : ข้อมูลระยะทางเป้าหมายและเป้าหมายข้อมูลมุม
ถ้าเรากําหนดมาตรฐานการนั่งสามมิติ, เราจําเป็นต้องได้รับระยะทาง, azimuth, และระยะห่างข้อมูลมุม. จากนั้นเราจะคํานวณจุดประสานงานสามมิติของเป้าหมายตามข้อมูลสามของระยะทางมุม azimuth และมุมสนาม
โดยทั่วไปเทคนิคการได้รับข้อมูลมุมโดยการวัด encoder เป็นผู้ใหญ่มาก เรามีความกังวลมากขึ้นเกี่ยวกับวิธีการที่จะได้รับข้อมูลระยะทางของ lidar
เรดาร์ถ่ายภาพแบบสามมิติของเลเซอร์สามารถได้รับข้อมูลคลาวด์จุดสามมิติของเป้าหมายผ่านเทคโนโลยีการวัดมุมโดยตรงและการวัดโดยตรงและข้อมูลที่ได้รับคือข้อมูลสามมิติ มันไม่จําเป็นต้องเป็นจํานวนมากของการคํานวณและการประมวลผลเพื่อสร้างเป้าหมายภาพสามมิติและเลเซอร์ตั้งแต่มีความแม่นยําสูงมาก
ดังนั้นเรดาร์ถ่ายภาพเลเซอร์สามมิติในปัจจุบันเซ็นเซอร์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดที่สามารถได้รับภาพของช่วงขนาดใหญ่ของฉากสามมิติและยังเป็นเซ็นเซอร์ที่ปัจจุบันสามารถได้รับความถูกต้องสูงสุดของฉากสามมิติ
ก.ล.ต
วิธีการเลเซอร์ตั้งแต่
ในปัจจุบันวิธีการวัดระยะทางที่เรามักจะเห็นสามารถแบ่งออกเป็นประเภทกว้าง: เลเซอร์เวลาของการบิน (TIme of Fly, TOF) วิธีการและวิธีการ triangulation
วิธีการเลเซอร์เวลาของการบินสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหนึ่งคือการปรับชีพจร (เทคโนโลยี pulse) และอื่น ๆ เป็นขั้นตอนการปรับของคลื่นคลื่นต่อเนื่องคลื่นคลื่น modulation ซึ่งวัดข้อมูลระยะทางผ่านความแตกต่างของเฟส
rangefinders ที่เราสามารถมองเห็นในตลาดหรือเดียวสายและหลายเส้น lidars โดยทั่วไปใช้ทั้งสามประเภทของวิธีการตั้งแต่
ก.ล.ต
เลเซอร์พัลส์เทคโนโลยีตั้งแต่
หลักการของเลเซอร์พัลส์เทคโนโลยีที่ง่ายมาก: ได้รับข้อมูลระยะทางของเป้าหมายโดยการวัดเวลาของการบินของชีพจรเลเซอร์ระหว่างเรดาร์และเป้าหมาย มาตรฐานจะใช้ที่นี่ซึ่งเป็นความเร็วของแสง การวัดทั้งหมดต้องมี datum สําหรับเลเซอร์มีสอง datums: ความเร็วและความถี่ (สอง datums ถูกต้องที่สุด) เพราะ datum ใช้สําหรับ TOF คือความเร็วในการบินของเลเซอร์
ในสามวิธีการตั้งแต่ดังกล่าวข้างต้นผมคิดว่าปัญหาทางเทคนิคที่ยากที่สุดคือวิธีการพัลส์ แต่ข้อดีที่นํามามีความชัดเจน: ความเร็วในการวัดเป็นไปอย่างรวดเร็ว เนื่องจากการวัดค่าเลเซอร์มีค่าสูงสุดสูงความสามารถในการป้องกันการติดขัดจึงแข็งแกร่งมาก
ข้อเสียคือมันยากที่จะปรับปรุงความละเอียดตั้งแต่และวงจรตรวจจับเป็นเรื่องยาก ตัวอย่างเช่นถ้าเราต้องการที่จะบรรลุความละเอียดของ 1.5 มิลลิเมตรสําหรับช่วงระยะที่เราจําเป็นต้องบรรลุความละเอียดนาฬิกาเวลาของ picoseconds 10 ซึ่งเทียบเท่ากับแบนด์วิดธ์ 100G นี้เป็นเทคนิคที่ยากมาก
ก.ล.ต
ช่วงเลเซอร์ตั้งแต่
ช่วงเลเซอร์ตั้งแต่, เช่นทั่วไปมือถือเลเซอร์ค้นหาช่วง, ใช้ช่วงเฟสของ ส่วนใหญ่จะได้รับข้อมูลระยะทางโดยการวัดความแตกต่างของเฟสที่เกิดจากความเข้มคลื่นต่อเนื่องคลื่นสัญญาณเลเซอร์บินไปมาระหว่างเรดาร์และเป้าหมาย
ประโยชน์ที่ใหญ่ที่สุดของเทคโนโลยีนี้: ความละเอียดช่วงที่สูงมาก ในปัจจุบันการค้นหาช่วงเฟสในตลาดทั่วไปสามารถบรรลุความละเอียดระดับมิลลิเมตร
ข้อเสียคือความเร็วในการวัดจะช้ากว่าชีพจรตั้งแต่ หลังจากทั้งหมดเราต้องสอบเทียบความแตกต่างของเฟสอย่างน้อยสิบหรือหลายร้อยรอบ ในความเป็นจริงมันเทียบเท่ากับความยาวเวลาในการวัดในขั้นตอนแล้วความเร็วในการวัดค่อนข้างต่ํา นอกจากนี้ ความแม่นยําในการวัดยังค่อนข้างไวต่อการเคลื่อนไหวรูปร่างเป้าหมาย หากในจุดแสงที่วัดได้เป้าหมายทั้งสองอยู่ในควบคู่ข้อมูลเฉพาะที่วัดได้จริงคือค่าเฉลี่ยของระยะห่างระหว่างสองเป้าหมายไม่ใช่ข้อมูลเป้าหมายก่อนหน้าหรือข้อมูลเป้าหมายถัดไป
แต่ในชีพจรตั้งแต่มันเป็นเรื่องง่ายที่จะแยกข้อมูลดังกล่าว ตัวอย่างเช่นสําหรับชีพจรเลเซอร์ถ้าเราสามารถบรรลุความกว้างของชีพจร 10 นาโนวินาทีแล้วเราสามารถแยกเป้าหมายที่ 30 เซนติเมตรจากด้านหน้าไปด้านหลังโดยก้องหลาย
มันยากที่จะแยกความแตกต่างวิธีนี้ในระยะตั้งแต่ เนื่องจากในกระบวนการวัดเวลาจะยาวขึ้นและข้อมูลระยะทางที่นําโดยการเคลื่อนไหวเป้าหมายจะถูกนําเข้าสู่ค่าที่วัดได้ ในความเป็นจริงมันวัดข้อมูลระยะทางเฉลี่ยไม่ใช่ข้อมูลเรียลไทม์ แต่เลเซอร์พัลส์ตั้งแต่เป็นจริงข้อมูลเรียลไทม์เกี่ยวกับตําแหน่งปัจจุบัน
นี่คือเหตุผลที่ LIDAR สําหรับยานพาหนะหรือหุ่นยนต์มักจะใช้เลเซอร์พัลส์เทคโนโลยีแทนเทคโนโลยีช่วงเฟส.
ก.ล.ต
ระบบสามสกุล
การวัดระยะ Triangulation คือการได้รับข้อมูลระยะทางโดยการวัดตําแหน่งการถ่ายภาพของจุดฉายรังสีเลเซอร์ในกล้อง ประโยชน์ที่ใหญ่ที่สุดของวิธีการ triangulation คือความยากลําบากทางเทคนิคต่ําค่าใช้จ่ายยังต่ํามากและความถูกต้องของตั้งแต่ในช่วงปิดยังสูงมาก ตัวอย่างเช่น การใช้ในอุตสาหกรรมสามารถบรรลุความแม่นยํา 100 ไมครอนตั้งแต่
แต่ข้อเสียคือความถูกต้องจะค่อยๆเสื่อมลงด้วยการเพิ่มขึ้นของระยะทางและโดยทั่วไปไม่สามารถเทียบกับชีพจรตั้งแต่และช่วงเฟส
อีกจุดหนึ่งเนื่องจากกล้อง CMOS ต้องใช้เลเซอร์อย่างต่อเนื่องเพื่อส่องสว่างแบบซิงโครนัสพลังงานเฉลี่ยค่อนข้างต่ําและความสามารถในการป้องกันการรบกวนจะแข็งแรงมาก วิธีการนี้ของตั้งแต่โดยทั่วไปเหมาะสําหรับการทํางานอย่างใกล้ชิดในร่ม แต่ไม่เหมาะสําหรับการทํางานภายใต้พื้นหลังแสงจ้ากลางแจ้งหรือพื้นหลังแสงจ้าในร่ม
การวัดระยะทางสามประเภทเหมาะสําหรับฉากที่มีความต้องการด้านประสิทธิภาพต่ําเช่นหุ่นยนต์ นอกจากค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูงและความยากลําบากทางเทคนิค, พัลส์ตั้งแต่มีประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมในด้านอื่น ๆ แน่นอนว่าความแม่นยําของช่วงจะต่ํากว่าช่วงของเฟสเล็กน้อย แต่ความถูกต้องชนิดนี้ตามเทคโนโลยีปัจจุบันเราสามารถเข้าถึงความแม่นยําในการวัดระยะทางตามลําดับเซนติเมตรหรือแม้แต่ไม่กี่มิลลิเมตรซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการในการใช้งานของเราในหลาย โอกาส
ทิศทางหลักของเราคือการใช้ชีพจรตั้งแต่การทําเรดาร์แบบเส้นเดียวรวมถึงเรดาร์หลายบรรทัด
ก.ล.ต
LIDAR แบบเส้นเดียวคืออะไร
LIDAR แบบเส้นเดียวเป็นจริง rangefinder เลเซอร์ชีพจรความถี่สูงบวกหนึ่งมิติหมุนสแกน คุณสมบัติของเดียว- สายlidar:
1.มีเพียงวิธีเดียวที่จะส่งและวิธีหนึ่งในจะได้รับ, โครงสร้างที่ค่อนข้างง่ายและใช้งานง่าย;
2.สแกนความเร็วสูงและความละเอียดสูงเชิงมุม;
3.ปริมาณต่ํา, น้ําหนักและการใช้พลังงาน;
4.ความน่าเชื่อถือสูง;
5.ต้นทุนต่ํา;
ก.ล.ต
LIDAR สามารถทําอะไรได้แบบเส้นเดียว?
ในด้านการขับขี่แบบอิสระเราโดยทั่วไปเห็นหลายเส้น lidar, เลเซอร์เส้นเดียว
เรดาร์ทําอะไรได้บ้าง
ดังแสดงในรูปข้างต้นรถคันแรกที่เข้าร่วมในความท้าทาย AUTOPILOT DARPA ในสหรัฐอเมริกาเป็นรถ Stanford 2005 ชื่อสแตนลีย์ นี่คือรถที่ชนะการแข่งขันชิงแชมป์ในปีนั้น อีกคันคือรถจากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน
ในเวลานั้นพวกเขาพื้นใช้ lidar บรรทัดเดียว. โดยเฉพาะอย่างยิ่งสําหรับรถแข่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด, มีห้า lidars ติดตั้งอยู่ด้านบน, เราสามารถคิดว่ามันเป็นริเริ่มของลิดดาร์หลายบรรทัด, แต่จะใช้ห้า lidars เดียวบรรทัดเพื่อให้บรรลุฟังก์ชันลิเดลาร์หลายบรรทัด.
หลังจาก Velodyne เปิดตัว 64 บรรทัด lidar ในปี 2007, ยานพาหนะขับรถด้วยตนเองจํานวนมากโดยทั่วไปใช้ผลิตภัณฑ์ Velodyne. แต่นี่หมายความว่า LIDAR สายเดียวมีตลาดในการช่วยเหลือหรือขับขี่อิสระไม่มี? ไม่ใช่ เพราะ lidar บรรทัดเดียวมีลักษณะเช่นมันเป็นเรื่องยากสําหรับหลายสาย lidar เพื่อให้บรรลุตัวชี้วัดทางเทคนิคเดียวกันในอัตราการทําซ้ําสูงและความละเอียดเชิงมุมสูง ในแง่ของการตรวจสอบทางเดินเท้า, การตรวจจับอุปสรรค (การตรวจจับเป้าหมายขนาดเล็ก) และการตรวจจับอุปสรรคด้านหน้าเลเซอร์เส้นเดียวมีข้อดีมากมายเหนือ lidars หลายบรรทัดเนื่องจากเรดาร์เลเซอร์เส้นเดียวสามารถมีความละเอียดเชิงมุมสูงกว่า lidars หลายบรรทัด นี้เป็นประโยชน์อย่างมากในการตรวจสอบวัตถุขนาดเล็กหรือคนเดินเท้า เทคโนโลยีนี้มีประโยชน์มากในหุ่นยนต์อัจฉริยะและหุ่นยนต์บริการและหนึ่งนี้ยังเป็นทุ่งร้อน
หลายคนอาจถามคําถาม, ทําไมใช้ lidar สําหรับการตรวจสอบเลนแทนของกล้อง. อัลกอริทึม ADAS เป็นผู้ใหญ่มากหรือไม่ ทําไมฉันจึงต้องใช้ lidar?
เพราะกล้องนี้ไวต่อสัญญาณรบกวนจากแสงพื้นหลังหรือแสงแรงเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่นเมื่อเราเดินบนถนนเรียงรายต้นไม้ถ้าร่มเงาของต้นไม้ตกอยู่ในจุดและแล้วรวมกับเส้นเลนสีขาวมันเป็นเรื่องยากมากที่จะรู้จักเส้นเลนและความน่าจะเป็นการรับรู้อยู่ภายใต้แสงที่ซับซ้อนหรือสภาพแสงที่แข็งแกร่ง ความน่าจะเป็นการรับรู้ของมันคือมากต่ํามากและขั้นตอนวิธีการมีความซับซ้อนมาก
ดังนั้นสิ่งที่เป็นประโยชน์ของการใช้ LIDAR สําหรับการตรวจสอบเลน? ครั้งแรกที่เราใช้เลเซอร์อินฟราเรดซึ่งมีรังสีที่ต่ํากว่ามากในแถบอินฟราเรดกว่าแสงที่มองเห็น ประการที่สองเราจะเพิ่มตัวกรองแคบมากเพื่อกรองออกแสงพื้นหลังที่แข็งแกร่งโดยตรง จากนั้นเราใช้แสงอินฟราเรดเพื่อตรวจจับ ด้วยวิธีนี้เราสามารถได้รับภาพที่มีคุณภาพสูงมากของเส้นเลนและผ่านระดับสีเทาของภาพมันเป็นเรื่องง่ายมากที่จะตรวจสอบสายเลน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ การใช้ LIDAR สําหรับการตรวจจับสายเลน ประสิทธิภาพการทํางานจะสูงกว่ากล้อง
การประยุกต์ใช้ LIDAR เดียวในการขับขี่ช่วยคือการตรวจสอบคนเดินเท้า ในความเป็นจริงนี้ยังเป็นโปรแกรมป้องกันการชนกันไปข้างหน้าซึ่งเป็นพื้นคล้ายกับการป้องกันการชนรถยนต์ เนื่องจากความละเอียดเชิงมุมของ LIDAR แบบเส้นเดียวอาจสูงกว่าของลิดาร์แบบหลายสายคนเดินเท้าสามารถตรวจพบล่วงหน้าได้ในระยะที่มากขึ้นโดยปล่อยให้เวลาเตือนเพิ่มเติมสําหรับระบบควบคุมหรือคนขับ
