En la actualidad, la conducción no tripulada de nivel L4 y L5 utiliza ampliamente soluciones integradas de LIDAR, escáner láser, radar de onda milimétrica y sensor de visión para lograr el propósito de redundancia de seguridad. Cada uno de los tres sensores de detección tiene sus propias ventajas únicas. Entre ellos, LIDAR tiene las características de larga distancia de detección, alta precisión de detección y fuerte fiabilidad. En comparación con los sensores de onda milimétrica, LIDAR tiene alta resolución y no es sensible a las formas y materiales objetivo. Ventaja. Por lo tanto, LIDAR también se considera como un dispositivo de sensor necesario para la conducción no tripulada.
Los sistemas de conducción no tripulados L4 y L5 suelen requerir que los LIDAR estén equipados con detección de larga distancia y gran campo de visión para garantizar que el sistema de percepción ambiental del vehículo pueda mantener una detección precisa incluso cuando el vehículo está funcionando a alta velocidad, garantizando la seguridad de conducción, y también se requiere pasar las regulaciones del vehículo TS16949 y la certificación de seguridad ocular humana, de modo que tenga el valor de estar equipado en vehículos producidos en masa.
Por lo tanto, el diseño y desarrollo de LIDAR montado en el vehículo básicamente gira en torno a este objetivo.
La LIDAR montada en el vehículo generalmente consta de dos partes: módulo de rango y módulo de escaneo, y hay muchas rutas técnicas correspondientes.
Selección de tecnología de rango Lidar:
En la actualidad, hay tres principios de rango principales, incluyendo: método de rango de triángulos, método de rango PTOF y método de rango AMCW (onda continua modulada de amplitud).
Triangulación
El método de triangulación se basa en el principio de geometría del triángulo, se golpea una fuente de luz en el objeto medido y la distancia del objeto medido se calcula midiendo la posición de imagen de la luz reflejada en el área o el detector de matriz lineal. El diagrama de principios es el siguiente:
Las ventajas del método de triangulación son muy prominentes, el principio es simple, y el costo es bajo. Sólo se necesitan transmisores láser ordinarios y detectores CCD lineales para lograr la medición de distancia, y la precisión de detección es alta a distancias cortas. Por lo tanto, estos sensores suelen tener un gran número de aplicaciones en robots de barrido. Además, la visión binocular y la luz estructurada pueden resumirse como el principio de la triangulación que va.
Debido al método de triangulación en la detección de larga distancia, el error de detección aumentará geométricamente, y en el caso de la luz solar directa, el punto de luz reflejada generalmente se sumerge en la luz solar, haciendo que el detector no pueda extraer el punto de luz reflejado y haciendo que el instrumento falle. Este es el defecto fatal del método de triangulación en el proceso de detección de larga distancia.
Método de rango PTOF
El principio central de PTOF es golpear un haz de luz láser con un tiempo muy corto en el objeto de detección. Al medir directamente el tiempo de vuelo de la emisión láser, golpear el objeto de detección y volver al detector, se invierte la distancia entre el detector y el objeto a medir.
Debido a la velocidad de vuelo extremadamente rápida de la luz, esta solución requiere un circuito de reloj muy fino (generalmente el nivel ps, 1 ps-10-3 ns) y un circuito de emisión láser de ancho de pulso muy estrecho (generalmente ns nivel), por lo que la dificultad de desarrollo y el umbral son altos, pero el LIDAR que generalmente adopta el principio PTOF generalmente puede alcanzar un rango de detección de 100 metros.
Método de medición AMCW (modulación de amplitud)
El tiempo de vuelo de la luz es extremadamente rápido, y es difícil medir directamente el tiempo de vuelo de los fotones. ¿Es posible obtener el tiempo de vuelo de la luz a través de algunos métodos indirectos? El método típico es AMCW.
AMCW modula la intensidad de la onda de luz (como onda sinusoidal o onda triangular, etc.), de modo que la onda de luz forma una diferencia de fase en la forma de onda de intensidad de luz cuando se proyecta sobre el objeto y luego vuelve al detector. A continuación, la diferencia de fase se puede medir indirectamente. El tiempo de vuelo de la luz, y por lo tanto la distancia de vuelo se invierte.
Generalmente, es más fácil medir la diferencia de fase que medir directamente el tiempo de vuelo, y es más fácil de desarrollar. Por lo tanto, el costo del LIDAR basado en AMCW es ligeramente menor que el del radar PTOF, y su método de detección único es más conveniente para realizar el escaneo FLASH de matriz de estado sólido. A diferencia de PTOF, debido a que AMCW adopta la modulación continua de ondas de luz, necesita mayor potencia óptica durante la detección de larga distancia, especialmente a una distancia de detección de 100 metros, hay peligros ocultos para la seguridad ocular humana, que obviamente no puede pasar las regulaciones del vehículo.
Las tres soluciones de alcance tienen sus propias ventajas y desventajas. Hemos resumido y comparado los tres métodos de rango antes mencionados tomando las cinco capacidades básicas requeridas para el LIDAR del vehículo como las dimensiones de selección:
