Anvendelse af Lidar inden for atmosfærisk detektion og målfangst

Energibesparelse og miljøbeskyttelse, nye energikøretøjer, intelligente køretøjer er blevet retningen for Kinas biludvikling, intelligente køretøjer er hovedsageligt udviklingen af ​​autonome intelligente køretøjer og netværksforbundne intelligente køretøjer. Autonome intelligente køretøjer og netværksforbundne intelligente køretøjer for at opnå ovenstående funktioner kan ikke realiseres kun ved at samle almindelig mikrobølgeradar, for at opnå ovenstående funktioner er LiDAR en væsentlig komponent i kontrolsystemet for det elektriske system af autonome intelligente køretøjer og netværk -forbundne intelligente køretøjer.

Lidar har karakteristika af smal stråle, lille størrelse, berøringsfri måling osv. Den kan detektere skyer, aerosol, luftvindfelt, luftforurenende stoffer, temperatur- og luftfugtighedsændringer og andre parametre. Den bruger optisk frekvensbånd til detektion, som er flere størrelsesordener højere end millimeterbølge, og detektionsnøjagtigheden er mere fordelagtig end mikrobølgeradar. Derfor har LiDAR et bredere anvendelsesperspektiv inden for atmosfærisk detektion og målfangst.

På nuværende tidspunkt er scannings-LIDAR, der kan bruges i intelligente køretøjer, mekanisk roterende LIDAR, mikroelektromekanisk systemscanningsradar og phased array LIDAR. Mekanisk roterende LiDAR (LiDAR, der transmitterer, modtager og roterer på en fælles akse) er relativt modent i øjeblikket, og der er allerede ubemandede konceptbiler, der prøver mekanisk roterende LiDAR-enheder. Scanning af radar baseret på mikroelektromekaniske systemer (MEMS) hører i øjeblikket til den nyeste forskning, som er baseret på princippet om at ændre den optiske vej gennem MEMS-scanningsspejle. Phased-array lidar realiseres ved punkt-for-punkt scanning, dvs. ændring af den optiske vej med emissionsfasen af ​​laserlyset udsendt mellem flere små antenner. En overflade-array LIDAR udsender en overflade-array af lys, og hovedproblemet er det korte detektionsområde.

I time-of-flight ToFLiDAR udsender laseren lysimpulser af varighed τ, der aktiverer det interne ur i tidskredsløbet på emissionsøjeblikket. Lysimpulsen, der reflekteres fra målet, ankommer til fotodetektoren med et elektrisk udgangssignal, der deaktiverer uret. Denne elektroniske måling rundtur ToFΔt beregner afstanden fra målet til refleksionspunktet R. Hvis laseren og fotodetektoren i virkeligheden er placeret på samme position, påvirkes afstanden R af to faktorer: c er lysets hastighed i et vakuum, og n er brydningsindekset for udbredelsesmediet (som er tæt på 1 i luft). Disse to faktorer påvirker afstandsopløsningen ΔR: hvis diameteren af ​​laserprikken er større end størrelsen af ​​målet, der skal opløses, usikkerheden i målingen Δt og den rumlige bredde af pulsen w (w=cτ ) er ΔΔt. I et typisk LiDAR-system i biler producerer laseren impulser med varigheder på ca. 4 ns, og derfor er en minimal stråledivergensvinkel nødvendig.

Det mest kritiske aspekt for designeren af ​​et LiDAR-system til biler er valget af lysets bølgelængde. De to mest populære bølgelængder er 905nm og 1550nm, hvilket er et komplekst problem for LiDAR til biler på grund af de mange vejrforhold og muligheder for reflekterende overfladetyper. I virkelige miljøer er der faktisk mindre lystab ved 905nm på grund af stærkere absorption ved 1550nm end ved 905nm.

Lidar-relaterede teknologialgoritmer i de traditionelle nøglemoduler mangler stadig at opnå bedre letvægt, nøjagtighed, robusthed og generalisering, semantiske kort og integration af deep learning er blevet en trend, og andre sensorer, der kan opnå autonom lokalisering af kilden, som f.eks. som dybdekamera, millimeterbølgeradar osv., er multi-source fusion også et hot spot i den nuværende forskning, og Lidar-relateret teknologi til ubemandede platforme for at opnå udvikling af autonom intelligens er bundet til at have en LIDAR-relateret teknologi vil have en vidtrækkende indflydelse på udviklingen af ​​ubemandede platforme til at realisere autonom efterretning.