Automotive lidar at kung paano ito gumagana

Ano ang Lidar (LiDAR)? Pinagsasama ng Lidar ang mga kakayahan ng radar ranging sa angular na resolution ng camera upang magbigay ng tumpak na depth-aware sensing upang makumpleto ang imahe (Figure 1).

Figure 1: Ang mga camera, radar, at lidar ay ang tatlong teknolohiyang pinili para sa autonomous na pagmamaneho. (Kredito ng larawan: ADI)

Ang visual na bahagi ay kumakatawan sa camera o driver visibility, object classification, at lateral resolution. Ang dilim at mga kondisyon ng panahon tulad ng snow, alikabok o ulan ay maaaring makapinsala sa mga kakayahan na ito. Ang bahagi ng radar ay kumakatawan sa pagbabalik ng RF signal. Ang signal na ito ay immune sa mga kondisyon ng panahon at kadiliman, habang sinusukat din ang distansya. Maaaring kumpletuhin ng bahagi ng lidar ang sensing picture sa pamamagitan ng pagbibigay ng karagdagang pag-uuri ng object, lateral resolution, ranging at dark penetration.

Paano gumagana ang lidar?
Kasama sa mga pangunahing elemento ng isang lidar system ang isang square wave transmitter system, ang target na kapaligiran, at isang optical receiver system na ginagamit upang bigyang-kahulugan ang mga distansya sa mga panlabas na elemento sa kapaligiran. Gumagamit ang lidar sensing method ng liwanag sa anyo ng pulsed laser para sukatin ang range sa pamamagitan ng pagsusuri sa time-of-flight (ToF) ng ibinalik na signal (Figure 2).

Figure 2: Ang bawat lidar transmit unit ay may tatsulok na "field of view". (Kredito ng larawan: Bonnie Baker)

Ang pagguhit ng distansya ay depende sa optical digital signal.

Mga signal sa digital domain
Ang circuit solution ng lidar ay upang malutas ang problema ng pagtanggap ng signal sa pamamagitan ng automotive transimpedance amplifier. Ang yugto ng pag-input ay ginagamit upang tanggapin ang mga negatibong input ng kasalukuyang pulso mula sa photodetector (Larawan 3).

Figure 3: Ang elektronikong bahagi ng isang lidar ay binubuo ng isang laser diode transmitter at dalawang photodiode receiver. (Kredito ng larawan: Bonnie Baker)

Ang mga laser diode ay nagpapadala ng mga digital na pulso sa pamamagitan ng isang piraso ng salamin. Ang signal na ito ay makikita rin sa D2 photodiode. Ang pagproseso ng signal na ito ay nagbibigay ng oras ng pagbibiyahe at elektronikong pagkaantala na nakapaloob sa system.
Ang mga digital na pulso ng signal ng liwanag ay tumama sa bagay at makikita pabalik sa optical system. Ang bumabalik na pulso ay nasasalamin sa pangalawang photodiode D1. Ang elektronikong bahagi ng D1 signal path ay kapareho ng D2 signal path. Maaaring kalkulahin ang oras ng paglipad pagkatapos maabot ng dalawang signal ang microcontroller (MCU).

snapshot ng merkado
Ang mga automotive lidar system ay gumagamit ng pulsed laser light upang sukatin ang distansya sa pagitan ng dalawang sasakyan. Gumagamit ang mga automotive system ng lidar para kontrolin ang bilis ng sasakyan at mga braking system bilang tugon sa mga biglaang pagbabago sa mga kondisyon ng trapiko. Ang Lidar ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa semi- o ganap na awtomatikong pag-andar ng tulong sa sasakyan tulad ng mga sistema ng babala sa banggaan at pag-iwas, tulong sa lane-keep, babala sa pag-alis ng lane, mga blind-spot na monitor, at adaptive cruise control. Pinapalitan ng automotive lidar ang mga radar system sa mga naunang sistema ng automation ng sasakyan. Ang mga sistema ng Lidar ay maaaring mula sa ilang metro hanggang higit sa 1,000 metro.

Figure 4: Ang automotive lidar market ay nahati sa semi-autonomous at ganap na autonomous na mga application ng sasakyan. (Pinagmulan ng larawan: Allied Market Research)

Ang mga self-driving na kotse ay malawakang ginagamit, at ang mga sistema ng imaging ng lidar ay higit na magpapahusay sa sitwasyon. Radar, camera at lidar equipment pa rin ang mga teknolohiyang pinili para sa semi-autonomous at ganap na autonomous na pagmamaneho, at bumababa ang presyo ng lidar, at pinabilis ng merkado ang pagbabagong ito.