נכון לעכשיו, נהיגה בלתי מאוישת ברמה L4 ו- L5 עושה שימוש נרחב בפתרונות משולבים של לידר, סורק לייזר, מכ"מ גל מילימטר וחיישן ראייה כדי להשיג את מטרת יתירות הבטיחות. לכל אחד משלושת חיישני החישה יתרונות ייחודיים משלו. ביניהם, ללידר יש מאפיינים של מרחק זיהוי ארוך, דיוק זיהוי גבוה ואמינות חזקה. בהשוואה לחיישני גל מילימטר, לידר הוא בעל רזולוציה גבוהה ואינו רגיש לצורות וחומרי יעד. יתרון. לכן, לידאר נחשב גם כמכשיר חיישן הכרחי לנהיגה בלתי מאוישת.
מערכות נהיגה בלתי מאוישות L4 ו- L5 דורשות בדרך כלל ליידר להצטייד בזיהוי למרחקים ארוכים של שדה ראייה בכדי להבטיח שמערכת התפיסה הסביבתית של הרכב&# 39 עדיין תוכל לשמור על זיהוי מדויק גם כאשר הרכב פועל מהירות גבוהה, מה שמבטיח בטיחות נהיגה, כמו כן נדרש לעבור את תקנות הרכב TS16949 ואישור בטיחות העין האנושית, כך שיהיה לו ערך להיות מצויד ברכבים המיוצרים בהמונים.
לכן, העיצוב והפיתוח של לידר המותקן ברכב בעצם סובבים סביב מטרה זו.
המכסה המותקן ברכב מורכב בדרך כלל משני חלקים: מודול החל ממודול סריקה, ויש הרבה מסלולים טכניים תואמים.
מבחר טכנולוגיות לידר:
נכון לעכשיו, ישנם שלושה עקרונות היקף מיינסטרים הכוללים: שיטת טווח משולש, שיטת טווח PTOF ושיטת טווח AMCW (גל רציף מווסת משרעת).
שִׁיטַת מְשׁוּלָשׁ
שיטת המשולש מבוססת על עיקרון הגיאומטריה של המשולש, מקור אור נפגע על האובייקט הנמדד, ומרחק האובייקט הנמדד מחושב על ידי מדידת מיקום הדמיה של האור המוחזר באזור או גלאי המערך הליניארי. התרשים העיקרי הוא כדלקמן:
היתרונות של שיטת המשולש בולטים מאוד, העיקרון פשוט והעלות נמוכה. נדרשים רק משדרי לייזר רגילים וגלאי CCD ליניאריים בכדי להשיג מדידת מרחק, ודיוק הגילוי גבוה במרחקים קצרים. לכן, חיישנים כאלה בדרך כלל כוללים מספר רב של יישומים ברובוטים גורפים. בנוסף, ניתן לסכם את הראייה הדו-עינית ואת טווח האור המובנה כעקרון הטווח המשולש.
בגלל שיטת המשולש בזיהוי למרחקים ארוכים, שגיאת הזיהוי תגדל בצורה גיאומטרית, ובמקרה של אור שמש ישיר, נקודת האור המוחזרת בדרך כלל שקועה באור השמש, מה שגורם לגלאי לא להיות מסוגל לחלץ את נקודת האור המוחזרת גורם לכישלון המכשיר. זהו הפגם הקטלני של שיטת המשולש בתהליך הגילוי למרחקים ארוכים.
שיטת טווח PTOF
עיקרון הליבה של PTOF הוא להכות קרן אור לייזר בזמן קצר מאוד על אובייקט הזיהוי. על ידי מדידה ישירה של זמן הטיסה של פליטת לייזר, פגיעה באובייקט הזיהוי וחזרה לגלאי, המרחק בין הגלאי לאובייקט שאותו נמדד הוא הפוך.
בשל מהירות הטיסה המהירה ביותר של האור, פיתרון זה דורש מעגל שעון עדין מאוד (בדרך כלל רמת ps, 1 ps=10 ^ -3 ns) ומעגל פליטת לייזר ברוחב פולס צר מאוד (בדרך כלל רמת ns), כך שהפיתוח הקושי והסף גבוהים, אך הלידר המאמץ בדרך כלל את עיקרון ה- PTOF יכול בדרך כלל להגיע לטווח זיהוי של 100 מטר.
AMCW (Amplitude Modulation Continuous Wave) שיטת טווח
זמן הטיסה של האור מהיר ביותר, וקשה למדוד ישירות את זמן הטיסה של הפוטונים. האם ניתן להשיג את זמן הטיסה של האור באמצעות כמה שיטות עקיפות? השיטה האופיינית היא AMCW.
AMCW מווסת את עוצמת גל האור (כגון גל סינוס או גל משולש וכו '), כך שגל האור יוצר הפרש פאזה על צורת גל עוצמת האור כאשר הוא מוקרן על האובייקט ואז חוזר לגלאי. ואז ניתן למדוד את הפרש השלב בעקיפין. זמן הטיסה של האור, וכך מרחק הטיסה הפוך.
באופן כללי, קל יותר למדוד הפרש פאזה מאשר למדוד ישירות את זמן הטיסה, וקל יותר להתפתח. לכן, העלות של לידאר מבוסס AMCW נמוכה מעט יותר מזו של מכ"ם PTOF, ושיטת הזיהוי הייחודית שלו נוחה יותר למימוש סריקת FLASH של מערך מצב מוצק. שונה מ- PTOF, מכיוון ש- AMCW מאמצת אפנון רציף של גלי אור, היא זקוקה להספק אופטי גדול יותר במהלך זיהוי למרחקים ארוכים, במיוחד במרחק זיהוי של 100 מטר, יש סכנות נסתרות לבטיחות העין האנושית, שברור שאינה יכולה לעבור את תקנות הרכב.
לשלושת הפתרונות הנעילים יתרונות וחסרונות משלהם. סיכמנו והשווינו את שלוש השיטות המפורטות לעיל על ידי לקיחת חמש יכולות הליבה הנדרשות למכסה הרכב כמידות הבחירה:
