يمكن إرجاع أصل LiDAR إلى الستينيات. في عام 1960، بعد اختراع الليزر الياقوتي، بدأت تقنية LiDAR في التطور تدريجيًا. في عام 1962، نجح معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في قياس المسافة بين الأرض والقمر باستخدام تقنية LiDAR، ومنذ ذلك الحين اكتشف العلماء القيمة المحتملة لجهاز LiDAR بشكل مستمر. تم استخدام LiDAR لأول مرة في السيارات في تحدي المركبات غير المأهولة، ومنذ ذلك الحين، تطورت تقنية LiDAR المثبتة على المركبات بسرعة في مجال القيادة الذكية.
كما يوحي الاسم، LiDAR هو رادار يعمل في نطاق التردد البصري. وهو نظام رادار يكتشف الموقع والسرعة والكميات المميزة الأخرى للهدف عن طريق إطلاق أشعة الليزر. تتمثل عملية عملها أولاً في إصدار إشارة كشف الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق التردد البصري باتجاه الكائن المستهدف، ثم مقارنة الإشارة المستقبلة المنعكسة من الهدف، أي نفس إشارة الموجة، مع الإشارة المرسلة، وإجراء المعالجة المناسبة للحصول على موقع الهدف وحالة حركته والمعلومات المميزة الأخرى، وبالتالي تحقيق اكتشاف الهدف وتحديد هويته. أقصى مسافة كشف تصل إلى 200 متر. بالمقارنة مع رادار الموجات المليمترية، يمكن لـ LiDAR الحصول على خصائص الشكل ثلاثي الأبعاد للعوائق بالإضافة إلى موقع العوائق وسرعتها. ولذلك، يمكن لـ LiDAR أيضًا إجراء نمذجة ثلاثية الأبعاد لبيئة السيارة وتحديد العوائق الديناميكية والثابتة المختلفة.
تقنية LiDAR معترف بها عالميًا كأساس لتقنية القيادة الذكية. ومن أجل الحصول على نتائج اختبار أفضل، أصبح النظام البصري لـ LiDAR نقطة ساخنة للبحث. يمكن أن يوفر LiDAR معلومات بيئية غنية، مما يحسن بشكل كبير القدرة التلقائية على تجنب العوائق أثناء القيادة الذكية. تعد LiDAR أيضًا طريقة كشف متقدمة تجمع بين تقنية الليزر وتقنية الكشف الكهروضوئي الحديثة. يمكن تقسيمها إلى نظام الإرسال ونظام الاستقبال ونظام المسح ومعالجة المعلومات.
يتكون الليزر كنظام نقل بشكل عام من ليزر ثاني أكسيد الكربون، وليزر أشباه الموصلات، وأشعة الليزر الصلبة ذات الأطوال الموجية القابلة للضبط وبعض وحدات توسيع الحزمة الضوئية؛ يستخدم نظام الاستقبال عمومًا تلسكوبًا وأشكالًا مختلفة من أجهزة الكشف الكهروضوئية، مثل أنابيب المضاعف الضوئي، والثنائيات الضوئية لأشباه الموصلات، والثنائيات الضوئية الانهيارية، وأجهزة الكشف متعددة العناصر بالأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي. يستخدم LiDAR وضعين للعمل: النبض أو الموجة المستمرة. يمكن تقسيم طريقة الكشف إلى تشتت مي، وتشتت رايلي، وتشتت رامان، وتشتت بريلوين، والتألق، والدوبلر وغيرها من رادارات الليزر وفقًا لمبادئ الكشف المختلفة.
إذًا كيف يمكن لتقنية LiDAR قياس المسافة؟ نحن نعلم أن الجزء الأكثر أهمية في قياس مسافة LiDAR هو عملية انبعاث الليزر وانعكاسه. ومن ثم يمكن حساب مسافة الهدف من خلال قياس الزمن المحدد لهذه العملية، أي زمن الليزر الطائر. بعد ذلك، وفقًا لإشارات الانبعاث لأشعة الليزر المختلفة، يمكن تقسيمها إلى نطاق ليزر نبضي ومدى ليزر طوري.
يعني نطاق الليزر النبضي ببساطة أن LiDAR يسجل الفاصل الزمني بين انبعاث شعاع الليزر المنعكس بواسطة الجسم المقاس والذي يستقبله جهاز الاستقبال. ووفقا لسرعة الضوء المعروفة، يمكن حساب المسافة المقاسة. علاقة الحساب المحددة هي كما يلي:
د=CT/2 (1)
حيث: D هي مسافة الكشف؛ T هو زمن الرحلة. ج هي سرعة الضوء. يتضمن نطاق ليزر الطور مشكلة تعديل سعة إشارة الليزر. سوف تتغير سعة الضوء المعدل بشكل دوري مع مرور الوقت. ولذلك، يمكننا قياس التغيرات في مرحلة الانبعاث والانعكاس لليزر المشكل للحصول على معلومات حول الوقت والمسافة. يدور رادار الليزر بسرعة ثابتة بسرعة معينة ويصدر أشعة ليزر تحت الحمراء بشكل مستمر، بينما يستقبل إشارات الليزر من نقاط الانعكاس، بما في ذلك معلومات مثل المسافة والوقت والزاوية الأفقية لنقطة الانعكاس. نستخدم أجهزة إرسال متعددة لتتوافق مع زوايا رأسية مختلفة، ثم نستخدم هذه البيانات المتغيرة للحصول على معلومات الموقع الخاصة بنقطة الانعكاس المقابلة. نقوم بجمع إحداثيات جميع نقاط الانعكاس التي جمعها رادار الليزر بعد الدوران 360 درجة في سحابة نقطية، ومن ثم يمكننا الحصول على معلومات بيئية شاملة.
تحتوي رادارات الليزر السائدة في السوق الآن على العديد من المكونات والخيارات الفنية المختلفة لكل مكون، لذا تختلف التأثيرات والتكاليف المقابلة لها بشكل طبيعي. وفقًا لبنيتها المختلفة، يمكن تقسيم رادارات الليزر المركبة على المركبات إلى رادارات ليزر دوارة ميكانيكية، ورادارات ليزر هجينة شبه صلبة، ورادارات ليزر ذات حالة صلبة بالكامل. تعتبر تقنية رادار الليزر الدوارة الميكانيكية تقليدية وناضجة نسبيًا. تتمثل مزاياه في أنه يمكنه تحقيق مسح مجال الرؤية الأفقي 360 درجة للبيئة المحيطة وقدرته على المدى طويل نسبيًا. ومع ذلك، فإن معداتها كبيرة الحجم، وتجميعها وتصحيحها معقد نسبيًا. التكلفة مرتفعة ودورة الإنتاج طويلة. من الصعب أيضًا تلبية عمر خدمة المكونات الميكانيكية لمتطلبات درجة السيارات. رادارات ليزر الحالة الصلبة الهجينة هي في الأساس رادارات ليزر MEMS (مرآة الاهتزازات الدقيقة)، ورادارات ليزر الحالة الصلبة هي في الأساس فلاش (صفيف الكاشف) وOPA (صفيف طوري بصري). من بينها، تتمتع رادارات الليزر MEMS بمزايا الحجم الصغير والتكلفة المنخفضة وسهولة الإنتاج الضخم، مما يجعلها المنتجات التكنولوجية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع للمركبات ذاتية القيادة الحالية.
وفي الواقع، فإن الاعتماد على رادار الليزر لتحقيق القيادة الذكية ليس كافيًا على الإطلاق. عندما تواجه المركبات غير المأهولة ظروف طريق معقدة، تكون هناك حاجة إلى عدد كبير من أجهزة الاستشعار لجمع ومعالجة ظروف الطريق في الوقت الفعلي مركزيًا حتى تتمكن السيارة من إجراء تحليل شامل لاتخاذ القرار. وبطبيعة الحال، لا يمكن لجهاز استشعار واحد من نفس النوع أن يلبي احتياجات المركبات غير المأهولة لتحليل معلومات حالة الطريق. كلما كانت بيئة الطريق أكثر تعقيدًا، زادت الحاجة إلى أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار التي تتمتع بمزاياها الخاصة.
تعتمد أجهزة القيادة الذاتية الحالية من المستوى L2 في الغالب تصميمًا يتكون من الكاميرات ورادارات الموجات المليمترية ورادارات الموجات فوق الصوتية. من بينها، ميزة مكون الكاميرا هي أنه يمكنه تحديد عوائق الطريق بوضوح، لكن الكاميرا تتأثر فعليًا بكثافة الضوء؛ الرادار بالموجات فوق الصوتية هو الرادار العكسي الذي نستخدمه على نطاق واسع في الحياة اليومية. مسافة قياسها قصيرة وتتأثر بسهولة بالطقس؛ يتمتع الرادار ذو الموجات المليمترية بقدرة قوية على اختراق الدخان، لذا يمكنه تعويض عيوب الكاميرا بشكل جيد، ويستخدم أكثر في مراقبة النقاط العمياء والمساعدة في تغيير المسار. على الرغم من أنه يمكن أن يعمل في بيئات الإضاءة القوية ويمكنه التكيف مع الظروف الجوية السيئة نسبيًا، إلا أن دقة حكمه ستكون أسوأ.
لذلك، يمكن لنظام LiDAR اكتشاف الخطوط العريضة المحددة والمسافة والمعلومات الأخرى للعوائق بشكل أكثر دقة، وبشكل عام لن يخطئ في تقدير العوائق أمام السيارة أو يخطئها. مسافة الكشف الفعالة لـ LiDAR هي أيضًا أبعد من المسافة السابقة. من الناحية النظرية، يمكن لمسافة الكشف الطويلة بما فيه الكفاية أن توفر المزيد من وقت رد الفعل لمركز معالجة معلومات السيارة.
عنواننا
B-1508 قصر Ruiding، رقم 200 طريق Zhenhua، منطقة Xihu
رقم التليفون
0086 181 5840 0345
بريد إلكتروني
info@brandnew-china.com
