Automotive lidar og hvordan det virker

Hvad er Lidar (LiDAR)? Lidar kombinerer radarafstandsfunktioner med kameraets vinkelopløsning for at give nøjagtig dybdebevidst registrering for at fuldende billedet (Figur 1).

Figur 1: Kameraer, radar og lidar er de tre foretrukne teknologier til autonom kørsel. (Billedkredit: ADI)

Den visuelle del repræsenterer kameraets eller førerens synlighed, objektklassificering og lateral opløsning. Mørke og vejrforhold som sne, støv eller regn kan forringe disse evner. Radardelen repræsenterer returneringen af ​​RF-signalet. Dette signal er immunt over for vejrforhold og mørke, samtidig med at det måler afstand. Lidar-delen kan fuldende sansebilledet ved at give yderligere objektklassificering, lateral opløsning, afstand og mørk penetrering.

Hvordan virker lidar?
De grundlæggende elementer i et lidar-system inkluderer et firkantbølgesendersystem, målmiljøet og et optisk modtagersystem, der bruges til at fortolke afstande til eksterne elementer i miljøet. Lidar-sensormetoden bruger lys i form af en pulserende laser til at måle rækkevidde ved at analysere flyvetiden (ToF) for det returnerede signal (figur 2).

Figur 2: Hver lidar-sendeenhed har et trekantet "synsfelt". (Billedkredit: Bonnie Baker)

Tegningen af ​​afstanden afhænger af det optiske digitale signal.

Signaler i det digitale domæne
Kredsløbsløsningen af ​​lidar er at løse problemet med signalmodtagelse gennem en transimpedansforstærker til biler. Indgangstrinnet bruges til at acceptere negative indgangsstrømimpulser fra fotodetektoren (figur 3).

Figur 3: Den elektroniske del af en lidar består af en laserdiodesender og to fotodiodemodtagere. (Billedkredit: Bonnie Baker)

Laserdioder sender digitale impulser gennem et stykke glas. Dette signal reflekteres også på D2 fotodioden. Behandlingen af ​​dette signal giver transittiden og den elektroniske forsinkelse indbygget i systemet.
De digitale lyssignalimpulser rammer objektet og reflekteres tilbage til det optiske system. Returimpulsen spejles til den anden fotodiode D1. Den elektroniske del af D1-signalvejen er den samme som D2-signalvejen. Flyvetiden kan beregnes efter de to signaler når mikrocontrolleren (MCU).

Markedsøjebliksbillede
Automotive lidar-systemer bruger pulseret laserlys til at måle afstanden mellem to køretøjer. Bilsystemer bruger lidar til at styre køretøjets hastighed og bremsesystemer som reaktion på pludselige ændringer i trafikforholdene. Lidar spiller en vigtig rolle i semi- eller fuldautomatiske bilassistentfunktioner såsom kollisionsadvarsels- og undvigelsessystemer, vognbaneassistent, vognbaneskifteadvarsel, blindvinkelmonitorer og adaptiv fartpilot. Automotive lidar erstatter radarsystemer i tidligere køretøjsautomatiseringssystemer. Lidar-systemer kan variere fra få meter til over 1.000 meter.

Figur 4: Lidar-markedet for biler er opdelt i semi-autonome og fuldt autonome køretøjsapplikationer. (Billedkilde: Allied Market Research)

Selvkørende biler er allerede i udbredt brug, og lidar billedbehandlingssystemer vil forbedre situationen yderligere. Radar, kameraer og lidarudstyr er stadig de foretrukne teknologier til semi-autonom og fuldt autonom kørsel, og prisen på lidar falder, og markedet accelererer denne ændring.