fbpx
Назад

Применение лидаров в навигации автономных транспортных средств

 

Революция, произошедшая в последние годы в сфере создания беспилотных автомобилей и беспилотных летательных аппаратов, создала спрос на разработку и внедрение в серийное производство средств автономной навигации, которые позволяют интеллектуальным роботизированным системам управлять транспортом без участия человека. Важным элементом навигационных комплексов является машинное зрение, т.е. приборы, позволяющие беспилотному транспорту ориентироваться на местности и получать информацию о препятствиях на пути движения. Первыми такими прибором стали видеокамеры с функцией телеметрии, однако их показания зачастую недостаточно точны и имеют ограничения по использованию, в частности на их работу влияет освещённость объектов, погодные условия и наличие визуальных меток, поэтому в настоящий момент им на смену всё чаще приходят лазерные сканеры или лидары, которые лишены многих недостатков видеофиксации.

Принцип работы лидара состоит в направлении перед собой инфракрасного излучения, которое частично рассеивается, а частично отражается встречными объектами и фиксируется принимающим фотодиодом, после чего процессор определяет расстояние до объекта согласно скорости распространения ИК лучей. Одновременная обработка множества ИК лучей позволяет создать трёхмерное изображение окружающих объектов, состоящее из массива точек.

Лидары конструкционно различаются по схеме управления лучом:

  • Лидары с вращающимся лучом, который производит обзор на 360 градусов вокруг (панорамный лидар).
  • Лидары с фиксированным полем зрения, где сектор обзора ограничен углом поворота зеркала, которое перенаправляет луч. Секторальные лидары обладают худшей плотностью сканирования, т.к. точки в этом случае распределяются неравномерно, но зато имеют более простое и надёжное устройство, а также выгодно отличаются по цене от панорамных лидаров.
  • Лидары на основе технологии применения активной фазированной антенной решетки, которые могут изменять направления луча, создавая большую плотность точек в наиболее важных секторах обзора, что позволяет получать более чёткую картину окружающей обстановки при сканировании.
  • Лидары с широкоугольным лазерным излучателем. Излучение происходит методом вспышки, которая освещает всё окружающее пространство сразу. Такие лидары особенно эффективны на коротких дистанциях.

По способу измерения расстояния до объекта лидары подразделяются на следующие виды:

  • Лидары на основе импульсного лазера (таких большинство) измеряют расстояние до объекта на основе фиксации времени прохождения импульса.
  • Лидары непрерывного излучения с частотной или амплитудной модуляцией. Определение расстояния до объекта тут происходит через сложный алгоритм вычислений, который опирается на разность частот лучей, находящихся в пути, однако трудности обработки сигнала компенсируются особой точностью измерений и устойчивостью к интерференции.

Длина волны лазеров, использующихся в навигационных лидарах, как правило соответствует значениям 850, 905 или 1550 нм. Первые два значения длины волны имеют ограничения по мощности излучения, дабы соответствовать первому классу безопасности для глаз, поэтому наиболее мощные лидары работают на волне 1550 нм.

Более подробную консультацию при заказе лидара Вам смогут оказать сотрудники компании «Лазерные компоненты».