Что такое датчик LiDAR?

Что такое датчик LiDAR?

Датчик LiDAR — это устройство, которое измеряет расстояние и форму объекта, испуская лазерный луч и обнаруживая отраженный или рассеянный свет.

LiDAR, аббревиатура от light detection and rangeing, часто используется для обнаружения света по времени пролета и также известен как датчик времени пролета (TOF). Метод частотно-модулированной непрерывной волны (FMCW), который использует эффект Доплера для расширенных измерений, является еще одним применением этой технологии дистанционного зондирования.

Использование датчиков LiDAR

Датчики LiDAR имеют решающее значение в технологии автономного вождения автомобилей и распознавании изображений смартфонов. Они обнаруживают препятствия и транспортные средства поблизости, помогая в разработке ADAS (Advanced Driver-Assistance Systems) для повышения безопасности и снижения затрат.

Кроме того, датчики LiDAR используются на заводах вместе с оборудованием для обработки изображений и камерами смартфонов для таких приложений, как размытие фокуса фотографии, виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR). Включение датчиков LiDAR в iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max от Apple значительно повысило их популярность.

Принцип датчиков LiDAR

Принцип датчика LiDAR заключается в использовании физического метода измерения расстояния до объекта путем получения лазерного света, используя лазер в качестве источника света и светоприемного элемента. Метод TOF, наиболее широко используемый, вычисляет расстояние путем измерения времени, необходимого лазерному свету для возврата после отражения или рассеивания.

Существует два метода облучения лазерным лучом: широкопольное облучение и сканирование, которые включают направление лазерных лучей в определенных направлениях и их сканирование.

1. Метод широкопольного облучения

Метод широкопольного облучения, похожий на TOF-камеру, захватывает все поле зрения сразу одним световым лучом. Этот метод экономически эффективен благодаря своей простой оптической системе, но на него может влиять окружающий свет из-за сниженной плотности фотонов на пиксель.

2. Метод сканирования

Метод сканирования использует зеркало для направления лазерного луча, с такими вариациями, как точечное сканирование для отдельных пикселей и линейное сканирование для строк. Метод линейного сканирования предпочтителен, когда высокое пространственное разрешение не является существенным из-за более быстрого времени измерения.

Другая информация о датчиках LiDAR

1. Различия между методами TOF и FMCW

Методы TOF и FMCW различаются по физическим величинам, используемым для измерения расстояния. Метод FMCW, который измеряет расстояние с использованием эффекта Доплера отраженной волны, обещает более продвинутые измерения, чем более простой метод TOF. Несмотря на проблемы с согласованностью и снижением стоимости для FMCW, он находится в центре активных исследований, особенно для технологии автоматизированного вождения.

2. Камера датчика LiDAR

Интеграция датчиков LiDAR с камерами в единое устройство устраняет параллакс, что позволяет проводить высокоточные измерения без искажений и создавать трехмерные изображения высокого разрешения. Такая интеграция особенно полезна для датчиков в автомобиле.

3. Прогноз спроса на датчики LiDAR

С развитием технологии автономного вождения, возглавляемой такими компаниями, как Toyota, ожидается, что спрос на датчики LiDAR значительно возрастет. Исследование рынка, проведенное Yano Research Institute Ltd., прогнозирует, что рынок LiDAR и лазеров достигнет 495,9 млрд иен к 2030 году, а Yor Development прогнозирует размер рынка в 6 млрд долларов к 2024 году, что указывает на растущий спрос в развитых странах.