لیدار خودرو و نحوه کار آن

لیدار (LiDAR) چیست؟ لیدار قابلیت‌های برد رادار را با وضوح زاویه‌ای دوربین ترکیب می‌کند تا حس عمقی دقیق را برای تکمیل تصویر فراهم کند (شکل 1).

شکل 1: دوربین ها، رادار و لیدار سه فناوری انتخابی برای رانندگی خودران هستند. (اعتبار تصویر: ADI)

بخش بصری نمایانگر دید دوربین یا راننده، طبقه بندی اشیا و وضوح جانبی است. تاریکی و شرایط آب و هوایی مانند برف، گرد و غبار یا باران می تواند این توانایی ها را مختل کند. بخش رادار نشان دهنده بازگشت سیگنال RF است. این سیگنال در برابر شرایط جوی و تاریکی مصون است و در عین حال مسافت را نیز اندازه گیری می کند. بخش لیدار می‌تواند تصویر سنجش را با ارائه طبقه‌بندی بیشتر شی، وضوح جانبی، محدوده و نفوذ تاریکی کامل کند.

لیدار چگونه کار می کند؟
عناصر اساسی یک سیستم لیدار شامل یک سیستم فرستنده موج مربعی، محیط هدف و یک سیستم گیرنده نوری است که برای تفسیر فاصله با عناصر خارجی در محیط استفاده می شود. روش سنجش لیدار از نور به شکل لیزر پالسی برای اندازه گیری برد با تحلیل زمان پرواز (ToF) سیگنال برگشتی استفاده می کند (شکل 2).

شکل 2: هر واحد انتقال دهنده لیدار دارای یک "میدان دید" مثلثی است. (اعتبار تصویر: بانی بیکر)

ترسیم فاصله به سیگنال دیجیتال نوری بستگی دارد.

سیگنال ها در حوزه دیجیتال
راه حل مدار لیدار حل مشکل دریافت سیگنال از طریق تقویت کننده ترانس امپدانس خودرو است. مرحله ورودی برای پذیرش پالس های جریان ورودی منفی از آشکارساز نور استفاده می شود (شکل 3).

شکل 3: بخش الکترونیکی یک لیدار از یک فرستنده دیود لیزری و دو گیرنده دیود نوری تشکیل شده است. (اعتبار تصویر: بانی بیکر)

دیودهای لیزر پالس های دیجیتال را از طریق یک تکه شیشه منتقل می کنند. این سیگنال در فتودیود D2 نیز منعکس می شود. پردازش این سیگنال زمان انتقال و تاخیر الکترونیکی تعبیه شده در سیستم را فراهم می کند.
پالس های سیگنال نور دیجیتال به جسم برخورد کرده و به سیستم نوری منعکس می شوند. پالس برگشتی به فتودیود دوم D1 منعکس می شود. قسمت الکترونیکی مسیر سیگنال D1 همان مسیر سیگنال D2 است. زمان پرواز را می توان پس از رسیدن دو سیگنال به میکروکنترلر (MCU) محاسبه کرد.

عکس فوری از بازار
سیستم های لیدار خودرو از نور لیزر پالسی برای اندازه گیری فاصله بین دو وسیله نقلیه استفاده می کنند. سیستم‌های خودرو از لیدار برای کنترل سرعت خودرو و سیستم‌های ترمز در پاسخ به تغییرات ناگهانی در شرایط ترافیکی استفاده می‌کنند. لیدار نقش مهمی در عملکردهای نیمه اتوماتیک یا تمام اتوماتیک کمک خودرو مانند سیستم های هشدار برخورد و اجتناب از برخورد، کمک حفظ خطوط، هشدار خروج از خط، مانیتور نقاط کور و کروز کنترل تطبیقی ​​ایفا می کند. خودرو لیدار در حال جایگزینی سیستم های رادار در سیستم های اتوماسیون خودروهای قبلی است. سیستم های لیدار می توانند از چند متر تا بیش از 1000 متر متغیر باشند.

شکل 4: بازار لیدار خودرو به برنامه های خودرو نیمه مستقل و کاملا خودمختار تقسیم می شود. (منبع تصویر: تحقیقات بازار متفقین)

خودروهای خودران در حال حاضر در حال استفاده گسترده هستند و سیستم های تصویربرداری لیدار وضعیت را بیشتر بهبود می بخشد. رادار، دوربین ها و تجهیزات لیدار همچنان فناوری های انتخابی برای رانندگی نیمه خودمختار و کاملا خودمختار هستند و قیمت لیدار در حال کاهش است و بازار به این تغییر سرعت می بخشد.