自動車LiDARの動作原理と距離測定

ワイヤリングハーネスのエンジニアにとって、LiDARという名前は誰にとってもなじみのないものではありません。 LiDARはどのように機能しますか?

1.LIDARは車でどのように機能しますか?

LiDARは、光を送信してターゲットの位置、速度、その他の特性を検出するソナーシステムです。 これは、強力で複雑なデータ認識および処理機能を備えた人間の眼鏡と同等です。 LiDAR検出は、何年も前に空港の障害物回避、偵察画像、巡航ミサイル誘導技術などの業界で広く使用されており、その応用分野は非常に豊富でカラフルです。

自動車用ライダー主に自動運転、つまり将来の自動運転に使用されます。 しかし今では自動運転支援にのみ使用されています。 LiDARは主に車内の車両配線ハーネスに基づいており、車が道路環境を認識し、独自に運転ルートを計画し、所定の目標を達成するために車を制御するのに役立ちます。 たとえば、レーザーが障害物に遭遇した後の戻り時間に応じて、ターゲットとそれ自体の間の相対距離を計算できます。これは、車両がシステムインターフェースと方向を識別するのにも役立ちます。

LiDARとミリ波レーダーの違いは、LiDARが検出方法としてレーザーを使用し、ミリ波レーダーが検出方法としてミリ波を使用するという事実に依存します。ミリ波光の波長はmmレベルであり、レーザーは本質的に電波ですが、光の波長ははるかに小さく、 約数十ナノメートル、約1000分の1から1000分の1のミリ波。

また、効果の観点から、によって得られるポイントクラウドデータ自動LIDAR処理後にAIによって識別することができ、障害物の種類は、それが人であろうと犬であろうと、車であろうと木であろうと、正確に判断することができます。障害物の種類に応じてよりインテリジェントにするために、自動運転システムソフトウェアを判断の基礎として与えます。

ミリ波の検出精度ははるかに低いです。 障害物のおおよその形状と距離のみを判断でき、より正確な線と3次元の形状情報を取得するために使用することはできません。 ミリ波レーダーは、L1およびL2自動運転支援システムにすでに広く設置されています。 例えば、自動車の自動フォローの用途では、多くのミリ波レーダーが使用される。

2.光学検出とレンジングテクノロジー

光検出およびレンジングLiDAR (LIDAR) とは、範囲、速度、化学組成など、さまざまなターゲットパラメータのいずれかまたはすべてを測定する光学システムを指します。 通常、LiDARシステムは、発光レーザー源、エミッタ光学系、LIDARレシーバーモジュール光学、および検出器。

レーザー光源のタイプと選択された検出スキームに応じて、LIDARシステムのいくつかの構成が可能です。 基本的に、ソースは連続波 (CW) 、パルスまたはチャープであり得る。 CW源は、速度または化学組成を測定するために最も一般的に使用されます。 パルスとチャープソースは、追加の測定範囲機能を提供します。 LIDAR受信機は、非コヒーレント (直接検出の大きさのみ) またはコヒーレント (ヘテロダイン検出の大きさと周波数) のいずれかです。

典型的には、速度検出のために、局部発振器 (LO) レーザを有するコヒーレント受信機が必要とされる。