Λύση εμβέλειας ραντάρ με αισθητήρα λέιζερ ασφαλείας

LiDARΑισθητήρας λέιζερ εκπέμπει ενεργά φως λέιζερ και μπορεί να λάβει πληροφορίες όπως η απόσταση, ο προσανατολισμός, η ταχύτητα και το περίγραμμα ενός εισβολέα στόχου με υψηλή ακρίβεια και υψηλή ανάλυση. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε τομείς όπως η αστική ασφάλεια και η βιομηχανική ασφάλεια. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει εν συντομία τους κύριους εγχώριους και ξένους κατασκευαστές lidar ασφαλείας και τις τεχνικές προδιαγραφές των προϊόντων τους. Συνδυάζοντας τις ανάγκες των διαφορετικών εφαρμογών ασφαλείας, οι αρχές, τα χαρακτηριστικά και η τρέχουσα κατάσταση του lidar σε διαφορετικά τεχνικά συστήματα συζητούνται από τρεις πλευρές: σχήμα εμβέλειας, μέθοδος σάρωσης και επιλογή πηγής φωτός. Τέλος, συνοψίζονται και εξετάζονται οι τάσεις εφαρμογής και οι προοπτικές ανάπτυξης του security lidar. Προκειμένου να καλύψει τις ανάγκες των εφαρμογών ασφάλειας των καταναλωτών, το Security lidar θα αναπτυχθεί περαιτέρω προς τις κατευθύνσεις χαμηλού κόστους, υψηλής απόδοσης, σειριοποίησης, σμίκρυνσης, στερεάς κατάστασης, chipization και ενσωμάτωσης πολλαπλών πηγών.

Προκειμένου να ανιχνεύσει πληροφορίες στόχου, το Security lidar όχι μόνο μπορεί να μετρήσει απευθείας τον χρόνο πτήσης των παλμών λέιζερ, αλλά και να διαμορφώσει το πλάτος, τη συχνότητα και τη φάση του εκπεμπόμενου σήματος λέιζερ, ανιχνεύοντας έτσι έμμεσα την απόσταση στόχου. Σύμφωνα με τη μέθοδο ανίχνευσης, οι λύσεις εμβέλειας ασφαλείας lidar μπορούν να χωριστούν σε χρόνο παλμού πτήσης (TOF), συνεχές κύμα διαμορφωμένου πλάτους (AMCW) και συνεχές κύμα διαμόρφωσης συχνότητας (Συνεχές κύμα διαμόρφωσης συχνότητας, FMCW) Τρεις τύπους.

Η ανίχνευση παλμικού TOF χρησιμοποιεί σήματα παλμικού φωτός ως σήματα ανίχνευσης και λαμβάνει πληροφορίες για την απόσταση στόχου μετρώντας με ακρίβεια τον χρόνο πτήσης των ανακλώμενων παλμών φωτός. Η αρχή φαίνεται στο σχήμα 1. Η λύση TOF μπορεί να εφαρμοστεί στην ασφάλεια σε διαφορετικές αποστάσεις, όπως η περιμετρική ασφάλεια και η βιομηχανική ασφάλεια. Η τεχνική του αρχή είναι απλή και η ωριμότητά του υψηλή. Ταυτόχρονα, υπάρχουν αντίστοιχα ώριμα εξαρτήματα μονάδων και ειδικά τσιπ επεξεργασίας για εκπομπή, λήψη και επεξεργασία παλμικού λέιζερ. Επιπλέον, υπάρχει ήδη ένας μεγάλος αριθμός ώριμων λύσεων και εξαρτημάτων TOF που συνδυάζουν μεθόδους σάρωσης, οι οποίες μπορούν εύκολα να καλύψουν τη ζήτηση της αγοράς. Τα περισσότερα Lidar χρησιμοποιούν αυτόν τον τεχνικό μηχανισμό. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν επειγόντως: το πρώτο είναι η ανεπαρκής αντιπαρεμβολή και η μέθοδος λήψης σημάτων ηχούς με άμεση ανίχνευση είναι επιρρεπής σε παρεμβολές φωτός περιβάλλοντος, γεγονός που εγκυμονεί κινδύνους για την ασφάλεια. το δεύτερο είναι η χαμηλή ευαισθησία ανίχνευσης και η υψηλή ισχύς παλμού. Προβάλλει υψηλότερες απαιτήσεις για την απόδοση της συσκευής και την ασφάλεια των ανθρώπινων ματιών. το τρίτο είναι το πρόβλημα της λειτουργίας παντός καιρού. Αυτή η μέθοδος επηρεάζεται εύκολα από κακές καιρικές συνθήκες όπως βροχή, ομίχλη και χιόνι. Διαφορετικοί κατασκευαστές lidar ασφαλείας έχουν προτείνει αντίστοιχες λύσεις. Μεταξύ αυτών, το Beixing Photon TF03 Security lidar χρησιμοποιεί τεχνολογία πολλαπλής ηχούς και συνδυάζει αλγόριθμους αντιστάθμισης για υπαίθρια περιβάλλοντα ισχυρού φωτός και βροχής, χιονιού και ομίχλης για να εξασφαλίσει αξιόπιστη ανίχνευση σε σκληρά εξωτερικά περιβάλλοντα.

Εικ. 1 Σχηματικό παλμικό TOF LiDAR

Η ανίχνευση AMCW είναι διαφορετική από την άμεση ανίχνευση παλμών. Εκπέμπει ένα συνεχές σήμα λέιζερ και διαμορφώνει το πλάτος του σήματος εκπομπής λέιζερ. Η απόσταση μετράται ανιχνεύοντας τη διαφορά φάσης μεταξύ του σήματος ηχούς και του σήματος εκπομπής. Η αρχή φαίνεται στο Σχήμα 2. φαίνεται. Το AMCW είναι γενικά κατάλληλο για μικρές έως μεσαίες αποστάσεις, όπως αποστάσεις ανίχνευσης από δεκάδες μέτρα έως εκατοντάδες μέτρα. Η μοναδική του μέθοδος ανίχνευσης συμβάλλει στην πραγματοποίηση φλας σάρωσης συστοιχιών περιοχής στερεάς κατάστασης. Ταυτόχρονα, η ακρίβεια εμβέλειας βάσει φάσης είναι υψηλή, φτάνοντας γενικά στο επίπεδο του χιλιοστού.

Εικ. 2 Σχηματικό του AMCW LiDAR

Η ανίχνευση FMCW χρησιμοποιεί σήματα διαμόρφωσης γραμμικής συχνότητας για τη διαμόρφωση λέιζερ και λαμβάνει πληροφορίες για την απόσταση στόχου και τη στιγμιαία ταχύτητα συγκρίνοντας τη διαφορά στιγμιαίας συχνότητας μεταξύ του ανακλώμενου φωτεινού σήματος και του σήματος φωτός τοπικού ταλαντωτή. Η αρχή φαίνεται στο Σχήμα 3. Σε σύγκριση με τα δύο πρώτα, το εξαιρετικό του πλεονέκτημα είναι ότι μπορεί να μετρήσει ταυτόχρονα την απόσταση στόχο και την ακτινική σχετική ταχύτητα Doppler, μπορεί να παρέχει 4D πληροφορίες, να βοηθά στην ταξινόμηση του στόχου και έχει ευρύτερο πεδίο εφαρμογής. Έχει επίσης ισχυρή αντίσταση στις παρεμβολές και υψηλότερη ευαισθησία. Επιπλέον, αυτή η μέθοδος ανίχνευσης είναι κατάλληλη για μαζική παραγωγή χαμηλού κόστους με χρήση φωτονικής πυριτίου και τεχνολογίας σταδιακής διάταξης, αλλά η τρέχουσα ωριμότητα τεχνολογίας είναι χαμηλή και οι συσκευές είναι σχετικά ακριβές.

Εικ. 3 Σχηματικό του FMCW LiDAR

Καθεμία από τις τρεις λύσεις έχει τα δικά της χαρακτηριστικά και την αξία εφαρμογής της. Σε σύγκριση με τις λύσεις ανίχνευσης παλμικού TOF και ανίχνευσης AMCW, η τεχνολογία FMCW έχει σημαντικά πλεονεκτήματα και τεράστιες δυνατότητες όσον αφορά την ωριμότητα της τεχνολογίας και την απόδοση κόστους. Ωστόσο, μέχρι στιγμής εξακολουθούν να υπάρχουν προβλήματα στην εφαρμογή τεχνικών λύσεων FMCW στην αγορά ασφάλειας. Τα εξαρτήματα υψηλής απόδοσης που απαιτούνται είναι δαπανηρά και δεν μπορούν να κατασκευαστούν σε μεγάλες ποσότητες. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας ημιαγωγών, η χρήση της τεχνολογίας φωτονικής ολοκλήρωσης για την κατασκευή ενσωματωμένου lidar στο τσιπ είναι μια σημαντική τάση στη μελλοντική ανάπτυξη.

Στοιχεία επικοινωνίας:

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ιδέες, μη διστάσετε να μιλήσετε μαζί μας. Ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται οι πελάτες μας και ποιες είναι οι απαιτήσεις μας, θα ακολουθήσουμε τον στόχο μας να παρέχουμε στους πελάτες μας υψηλή ποιότητα, χαμηλές τιμές και την καλύτερη εξυπηρέτηση.