Al momento, la guida senza pilota di livello L4 e L5 utilizza ampiamente soluzioni integrate di lidar, scanner laser, radar a onde millimetriche e sensori di visione per raggiungere lo scopo della ridondanza di sicurezza. Ciascuno dei tre sensori di rilevamento ha i suoi vantaggi unici. Tra questi, lidar ha le caratteristiche di lunga distanza di rilevamento, elevata precisione di rilevamento e forte affidabilità. Rispetto ai sensori a onde millimetriche, il lidar ha un'alta risoluzione e non è sensibile alle forme e ai materiali target. vantaggio. Pertanto, il lidar è anche considerato un dispositivo sensore necessario per la guida senza pilota.
I sistemi di guida senza pilota L4 e L5 di solito richiedono che il lidar sia dotato di rilevamento a lunga distanza e ad ampio campo visivo per garantire che il sistema di percezione ambientale&del veicolo possa ancora mantenere un rilevamento accurato anche quando il veicolo è in marcia a alta velocità, garantendo la sicurezza di guida, ed è inoltre richiesto di superare le normative sui veicoli TS16949 e la certificazione di sicurezza degli occhi umani, in modo che abbia il valore di essere equipaggiato in veicoli prodotti in serie.
Pertanto, la progettazione e lo sviluppo del lidar montato su veicolo ruota fondamentalmente attorno a questo obiettivo.
Il lidar montato su veicolo di solito è costituito da due parti: modulo di rilevamento e modulo di scansione e ci sono molti percorsi tecnici corrispondenti.
Selezione della tecnologia di portata Lidar:
Al momento, ci sono tre principali principi di portata, tra cui: metodo di portata a triangolo, metodo di portata PTOF e metodo di portata AMCW (ampiezza modulata a onda continua).
Triangolazione
Il metodo di triangolazione si basa sul principio della geometria del triangolo, una sorgente di luce viene colpita sull'oggetto misurato e la distanza dell'oggetto misurato viene calcolata misurando la posizione dell'immagine della luce riflessa nell'area o nel rivelatore lineare. Lo schema di principio è il seguente:
I vantaggi del metodo di triangolazione sono molto evidenti, il principio è semplice e il costo è basso. Per la misurazione della distanza sono necessari solo trasmettitori laser ordinari e rilevatori CCD lineari e la precisione di rilevamento è elevata a brevi distanze. Pertanto, tali sensori di solito hanno un gran numero di applicazioni nei robot spazzanti. Inoltre, la visione binoculare e il range di luce strutturato possono essere riassunti come il principio del range di triangolazione.
A causa del metodo di triangolazione nel rilevamento a lunga distanza, l'errore di rilevamento aumenterà geometricamente e, in caso di luce solare diretta, il punto luminoso riflesso è solitamente immerso nella luce solare, impedendo al rilevatore di estrarre il punto luminoso riflesso e causando il guasto dello strumento. Questo è il difetto fatale del metodo di triangolazione nel processo di rilevamento a lunga distanza.
Metodo di regolazione PTOF
Il principio fondamentale di PTOF è quello di colpire un raggio di luce laser con un tempo molto breve sull'oggetto da rilevare. Misurando direttamente il tempo di volo dell'emissione laser, colpendo l'oggetto di rilevamento e tornando al rilevatore, la distanza tra il rilevatore e l'oggetto da misurare viene invertita.
A causa della velocità di volo estremamente elevata della luce, questa soluzione richiede un circuito di clock molto fine (di solito livello ps, 1 ps=10 ^ -3 ns) e un circuito di emissione laser a larghezza di impulso molto stretto (solitamente livello ns), quindi lo sviluppo difficoltà e soglia sono elevate, ma il lidar che generalmente adotta il principio PTOF può raggiungere normalmente un raggio di rilevamento di 100 metri.
Metodo di intervallo AMCW (Amplitude Modulation Continuous Wave)
Il tempo di volo della luce è estremamente veloce ed è difficile misurare direttamente il tempo di volo dei fotoni. È possibile ottenere il tempo di volo della luce attraverso alcuni metodi indiretti? Il metodo tipico è AMCW.
AMCW modula l'intensità dell'onda luminosa (come l'onda sinusoidale o l'onda triangolare, ecc.), In modo che l'onda luminosa formi una differenza di fase sulla forma d'onda dell'intensità della luce quando viene proiettata sull'oggetto e poi ritorna al rivelatore. Quindi la differenza di fase può essere misurata indirettamente. Il tempo di volo della luce, e quindi la distanza di volo, viene invertito.
In generale, è più facile misurare la differenza di fase che misurare direttamente il tempo di volo ed è più facile da sviluppare. Pertanto, il costo del lidar basato su AMCW è leggermente inferiore a quello del radar PTOF e il suo metodo di rilevamento unico è più conveniente per realizzare la scansione FLASH con array a stato solido. Diverso da PTOF, perché AMCW adotta la modulazione continua dell'onda luminosa, ha bisogno di una maggiore potenza ottica durante il rilevamento a lunga distanza, specialmente alla distanza di rilevamento di 100 metri, ci sono pericoli nascosti alla sicurezza degli occhi umani, che ovviamente non possono passare i regolamenti del veicolo.
Le tre soluzioni di portata hanno i propri vantaggi e svantaggi. Abbiamo riassunto e confrontato i tre metodi di misurazione sopra menzionati prendendo le cinque capacità di base richieste per il lidar del veicolo come dimensioni di selezione:
