Sigurnosni laserski senzor za radarsko rješenje

LiDARLaser Sensor aktivno emituje lasersko svjetlo i može dobiti informacije kao što su udaljenost, orijentacija, brzina i kontura upadne mete s visokom preciznošću i visokom rezolucijom. Široko se koristi u poljima kao što su urbana sigurnost i industrijska sigurnost. Ovaj članak ukratko predstavlja glavne domaće i strane proizvođače sigurnosnih lidara i njihove tehničke specifikacije proizvoda. Kombinujući potrebe različitih sigurnosnih aplikacija, razmatraju se principi, karakteristike i trenutna situacija lidara pod različitim tehničkim sistemima sa tri aspekta: šeme raspona, metode skeniranja i izbora izvora svjetlosti. Konačno, sumirani su i perspektivni trendovi primjene i perspektive razvoja sigurnosnog lidara. Kako bi zadovoljio potrebe potrošačkih sigurnosnih aplikacija, sigurnosni lidar će se dalje razvijati u smjeru niske cijene, visokih performansi, serijalizacije, minijaturizacije, čvrstog stanja, čipizacije i integracije više izvora.

U cilju detekcije informacija o cilju, sigurnosni lidar može ne samo direktno mjeriti vrijeme leta laserskih impulsa, već i modulirati amplitudu, frekvenciju i fazu emitiranog laserskog signala, čime indirektno detektuje udaljenost cilja. Prema metodi detekcije, rješenja za mjerenje sigurnosnog lidara mogu se podijeliti na pulsno vrijeme leta (TOF), amplitudno modulirani kontinuirani val (AMCW) i frekventno modulirani kontinuirani val (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) tri tipa.

Impulsna TOF detekcija koristi impulsne svjetlosne signale kao signale za detekciju i dobiva informacije o udaljenosti cilja preciznim mjerenjem vremena leta reflektiranih svjetlosnih impulsa. Princip je prikazan na slici 1. TOF rješenje se može primijeniti na sigurnost na različitim udaljenostima, kao što je perimetarska sigurnost i industrijska sigurnost. Njegov tehnički princip je jednostavan i njegova zrelost je visoka. U isto vrijeme, postoje odgovarajuće zrele komponente modula i namjenski čipovi za obradu za pulsnu lasersku emisiju, prijem i obradu. Osim toga, već postoji veliki broj zrelih TOF rješenja i komponenti koje kombiniraju metode skeniranja, koje mogu lako zadovoljiti potražnju tržišta. Većina Lidara koristi ovaj tehnički mehanizam. Međutim, još uvijek postoje mnogi problemi koje je potrebno hitno riješiti: prvi je loša zaštita od smetnji, a metoda dobivanja eho signala direktnom detekcijom podložna je smetnjama ambijentalnog svjetla, što predstavlja sigurnosni rizik; drugi je niska osjetljivost detekcije i velika snaga impulsa. On postavlja veće zahtjeve za performanse uređaja i sigurnost ljudskog oka; treći je problem rada u svim vremenskim uslovima. Na ovu metodu lako utiču loše vremenske prilike kao što su kiša, magla i sneg. Različiti proizvođači sigurnosnih lidara su predložili odgovarajuća rješenja. Među njima, Beixing Photon TF03 sigurnosni lidar koristi tehnologiju višestrukog odjeka i kombinuje algoritme kompenzacije za spoljašnje jake svetlosti i okruženja kiše, snega i magle kako bi se osigurala pouzdana detekcija u teškim spoljašnjim okruženjima.

Slika 1 Šema impulsnog TOF LiDAR-a

AMCW detekcija se razlikuje od direktne pulsne detekcije. Emituje kontinuirani laserski signal i modulira amplitudu signala laserske emisije. Udaljenost se mjeri otkrivanjem fazne razlike između eho signala i signala emisije. Princip je prikazan na slici 2. prikazano. AMCW je općenito pogodan za kratke do srednje udaljenosti, kao što su udaljenosti od desetina metara do stotina metara. Njegova jedinstvena metoda detekcije pogoduje realizaciji fleš skeniranja polja čvrstog stanja. Istovremeno, tačnost opsega zasnovana na fazi je visoka, uglavnom dostižući milimetarski nivo.

Slika 2 Šema AMCW LiDAR-a

FMCW detekcija koristi signale linearne frekvencijske modulacije za modulaciju lasera i dobija informacije o ciljnoj udaljenosti i trenutnu brzinu poređenjem trenutne frekventne razlike između reflektovanog svetlosnog signala i svetlosnog signala lokalnog oscilatora. Princip je prikazan na slici 3. U poređenju sa prva dva, njegova izuzetna prednost je u tome što može istovremeno da meri udaljenost cilja i Doplerovu radijalnu brzinu, može da pruži 4D informacije, pomogne u klasifikaciji cilja i ima šire polje primene; takođe ima jaku otpornost na smetnje i veću osetljivost. Osim toga, ova metoda detekcije je pogodna za jeftinu masovnu proizvodnju korištenjem silicijumske fotonike i tehnologije faznih nizova, ali trenutna zrelost tehnologije je niska i uređaji su relativno skupi.

Slika 3 Šema FMCW LiDAR-a

Svako od tri rješenja u rasponu ima svoje karakteristike i vrijednost primjene. U poređenju sa rešenjima za pulsnu TOF detekciju i AMCW detekciju, FMCW tehnologija ima značajne prednosti i ogroman potencijal u smislu zrelosti tehnologije i performansi troškova. Međutim, do sada još uvijek postoje problemi u primjeni tehničkih rješenja FMCW na tržištu sigurnosti. Potrebne komponente visokih performansi su skupe i ne mogu se proizvoditi u velikim količinama. Sa razvojem poluvodičke tehnologije, korištenje tehnologije fotonske integracije za izgradnju integriranog lidara na čipu je važan trend u budućem razvoju.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvu ideju, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje se nalaze naši kupci i koji su naši zahtjevi, mi ćemo slijediti naš cilj da našim kupcima pružimo visok kvalitet, niske cijene i najbolju uslugu.