{"id":20485,"date":"2023-12-14T09:57:01","date_gmt":"2023-12-14T08:57:01","guid":{"rendered":"https:\/\/www.md-elektronik.com\/?p=20485"},"modified":"2023-12-14T10:02:48","modified_gmt":"2023-12-14T09:02:48","slug":"20485","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.md-elektronik.com\/cs\/20485\/","title":{"rendered":"LiDAR"},"content":{"rendered":"\n

LiDAR \u2013 v\u011bt\u0161\u00ed bezpe\u010dnost, efektivita a autonomie ve vozidle<\/h2>\n

Inovativn\u00ed senzory Lidar jsou kl\u00ed\u010dovou technologi\u00ed v automobilov\u00e9m pr\u016fmyslu budoucnosti. \u0158adu automatizovan\u00fdch proces\u016f, kter\u00e9 hraj\u00ed roli v autonomn\u00edm \u0159\u00edzen\u00ed, by bylo obt\u00ed\u017en\u00e9 realizovat bez podpory Lidaru. Tis\u00edce jednotliv\u00fdch m\u011b\u0159en\u00ed vzd\u00e1lenost\u00ed se skl\u00e1daj\u00ed z 10 a\u017e 30 3D sn\u00edmk\u016f za sekundu a vytv\u00e1\u0159ej\u00ed p\u0159esn\u00fd trojrozm\u011brn\u00fd obraz okol\u00ed vozidla. Podobn\u011b jako v p\u0159\u00edpad\u011b m\u011b\u0159en\u00ed radarem pom\u00e1haj\u00ed senzory detekovat p\u0159ek\u00e1\u017eky a m\u011b\u0159it vzd\u00e1lenosti.<\/p>\n

Co je <\/strong>LiDAR<\/strong> \u2013 Li<\/strong>ght D<\/strong>etection a<\/strong>nd R<\/strong>anging<\/h2>\n

Na rozd\u00edl od m\u011b\u0159en\u00ed radarem vyu\u017e\u00edv\u00e1 LiDAR, jak napov\u00edd\u00e1 v\u00fdraz \u201elight\u201c v n\u00e1zvu, optickou metodu m\u011b\u0159en\u00ed.
Senzor vys\u00edl\u00e1 laserov\u00e9 paprsky a ty jsou odr\u00e1\u017eeny objektem. Odra\u017een\u00e9 laserov\u00e9 paprsky jsou pak op\u011bt p\u0159ij\u00edm\u00e1ny senzorem a vyhodnocuje je p\u0159ipojen\u00e1 po\u010d\u00edta\u010dov\u00e1 jednotka.<\/p>\n

Pro vyhodnocov\u00e1n\u00ed emis\u00ed laserov\u00e9ho paprsku jsou k dispozici r\u016fzn\u00e9 technologick\u00e9 metody.<\/p>\n

Jak funguje technologie LiDAR?<\/strong><\/h2>\n

Nejb\u011b\u017en\u011bj\u0161\u00ed metodou je v sou\u010dasnosti takzvan\u00e9 m\u011b\u0159en\u00ed doby letu (Time to Flight = ToF)<\/strong>.<\/p>\n

Jedn\u00e1 se o \u010dasov\u00fd \u00fasek, kter\u00fd pot\u0159ebuje infra\u010derven\u00fd laserov\u00fd pulz (850 a 905\u00a0nm), aby urazil vzd\u00e1lenost od senzoru po m\u00edsto odrazu a zp\u00e1tky do senzoru. Probl\u00e9mem je, \u017ee infra\u010derven\u00e9 slo\u017eky stejn\u00e9 vlnov\u00e9 d\u00e9lky p\u0159\u00edtomn\u00e9 v denn\u00edm sv\u011btle negativn\u011b ovliv\u0148uj\u00ed paprsek prost\u0159ednictv\u00edm \u0161umu. Z tohoto d\u016fvodu jsou laserov\u00e9 pulzy opat\u0159eny k\u00f3dem, podobn\u011b jako u Morseovy abecedy. Vyhodnocuj\u00ed se pouze p\u0159ijat\u00e9 sign\u00e1ly se stejn\u00fdm k\u00f3dem.
Bez ohledu na to je pro laserov\u00fd paprsek vy\u017eadov\u00e1n velmi vysok\u00fd sv\u011bteln\u00fd v\u00fdkon, aby vys\u00edlan\u00fd pulz nezanikl v \u0161umu na v\u011bt\u0161\u00ed vzd\u00e1lenosti. Vys\u00edlac\u00ed v\u00fdkon v\u0161ak mus\u00ed b\u00fdt omezen z d\u016fvodu ochrany o\u010d\u00ed osob. To omezuje dosah pou\u017eit\u00ed metody ToF. C\u00edlem je rozpoznat auta s \u010dern\u00fdm lakem i na vzd\u00e1lenost 200\u00a0metr\u016f. V sou\u010dasn\u00e9 dob\u011b je maxim\u00e1ln\u00ed dosah 80 a\u017e 100\u00a0metr\u016f.
K ur\u010den\u00ed rychlosti pohybuj\u00edc\u00edch se osob nebo p\u0159edm\u011bt\u016f je p\u0159i t\u00e9to metod\u011b zapot\u0159eb\u00ed n\u011bkolik m\u011b\u0159en\u00ed. V sou\u010dasn\u00e9 dob\u011b se pracuje na algoritmech (proces FireFly), kter\u00e9 maj\u00ed zv\u00fd\u0161it dosah metody ToF.Proces FireFly se op\u00edr\u00e1 o testov\u00e1n\u00ed hypot\u00e9z, kter\u00e9 vyu\u017e\u00edvaj\u00ed vzory pohybu pixel\u016f v za\u0161um\u011bn\u00fdch sign\u00e1lech k ur\u010den\u00ed, kter\u00e9 jsou realistick\u00e9 a kter\u00e9 nikoli. To znamen\u00e1, \u017ee pouze \u201eskute\u010dn\u00e9\u201c m\u011b\u0159ic\u00ed body se chovaj\u00ed v souladu s fyzik\u00e1ln\u00edmi limity. Lze tak odfiltrovat \u201enespr\u00e1vn\u00e9\u201c body m\u011b\u0159en\u00ed.<\/p>\n

Nov\u011bj\u0161\u00ed metodou je metoda Frequency Modulated Continous Wave (FMCW)<\/strong>.
Technologie FMCW je ji\u017e zn\u00e1m\u00e1 z radarov\u00e9 technologie, ale pro LiDAR zat\u00edm nen\u00ed k dispozici v s\u00e9riov\u00e9 v\u00fdrob\u011b.<\/p>\n

Vys\u00edlan\u00fd laserov\u00fd paprsek (1550\u00a0nm) je kontinu\u00e1ln\u011b modulov\u00e1n a \u201echirpov\u00e1n\u201c pomoc\u00ed metody FMCW. To znamen\u00e1, \u017ee frekvence sign\u00e1lu se periodicky zvy\u0161uje a sni\u017euje. Kdy\u017e laserov\u00fd paprsek dopadne na objekt, odraz\u00ed se od n\u011bj. V d\u016fsledku doby letu a periodick\u00e9 zm\u011bny frekvence se frekvence p\u0159ij\u00edman\u00e9ho paprsku li\u0161\u00ed od pr\u00e1v\u011b vyslan\u00e9ho. Rozd\u00edl mezi t\u011bmito dv\u011bma frekvencemi je \u00fam\u011brn\u00fd vzd\u00e1lenosti, a poskytuje tak informaci o vzd\u00e1lenosti k objektu. Pokud se objekt pohybuje, doch\u00e1z\u00ed v d\u016fsledku Dopplerova jevu k dal\u0161\u00edmu frekven\u010dn\u00edmu posunu. T\u00edmto zp\u016fsobem lze tak\u00e9 ur\u010dit rychlost objektu.<\/p>\n

Syst\u00e9my s vlnovou d\u00e9lkou 1550\u00a0nm (FMCW-LiDAR) jsou odoln\u011bj\u0161\u00ed v\u016f\u010di slune\u010dn\u00edmu z\u00e1\u0159en\u00ed a mohou pracovat \u0161etrn\u011bji k o\u010d\u00edm s v\u00fdrazn\u011b ni\u017e\u0161\u00edm sv\u011bteln\u00fdm v\u00fdkonem (40kr\u00e1t vy\u0161\u0161\u00ed bezpe\u010dnost pro o\u010di). FMCW-LiDAR nav\u00edc nab\u00edz\u00ed vy\u0161\u0161\u00ed rozli\u0161en\u00ed ne\u017e ToF-LiDAR.

<\/p>\n

Senzory LiDAR<\/strong><\/h2>\n

Prvn\u00ed senzory LiDAR byly velmi drah\u00e9 (> 10\u00a0000\u00a0eur) a mechanicky slo\u017eit\u00e9. S\u00e9riov\u00e9 pou\u017eit\u00ed ve vozidle bylo tedy v\u00edce ne\u017e sporn\u00e9. Ot\u00e1\u010dej\u00edc\u00ed se zrcadla sm\u011brovala laserov\u00fd paprsek \u0159\u00e1dek po \u0159\u00e1dku po\u017eadovan\u00fdm sm\u011brem \u2013 jako skener. Mechaniky, kter\u00e9 jsou k tomu zapot\u0159eb\u00ed, jsou velmi velk\u00e9 a t\u011b\u017ek\u00e9 a vy\u017eaduj\u00ed nejvy\u0161\u0161\u00ed p\u0159esnost rotuj\u00edc\u00edch \u010d\u00e1st\u00ed.
Krom\u011b toho jsou tyto skenery velmi citliv\u00e9 na vibrace a n\u00e1razy. Teprve kdy\u017e byly vyvinuty tzv. Solid State senzory, kter\u00e9 nevy\u017eadovaly \u017e\u00e1dn\u00e9 mechanick\u00e9 \u010d\u00e1sti, zd\u00e1lo se, \u017ee cesta do s\u00e9riov\u00fdch vozidel je voln\u00e1. O\u010dek\u00e1v\u00e1 se, \u017ee ceny se v budoucnu ust\u00e1l\u00ed na trojm\u00edstn\u00fdch \u010d\u00edslech.
Zde jsou realizov\u00e1ny vys\u00edla\u010de a p\u0159ij\u00edma\u010de pro p\u0159ibli\u017en\u011b 80 \u0159\u00e1dk\u016f a s v\u00edce ne\u017e 100 body na \u0159\u00e1dek na senzorov\u00fdch pol\u00edch, kter\u00e1 maj\u00ed \u010d\u00e1ste\u010dn\u011b velikost \u0161ekov\u00e9 karty. Lze po\u0159\u00eddit 25 sn\u00edmk\u016f za sekundu.
Strategick\u00fdm um\u00edst\u011bn\u00edm n\u011bkolika t\u011bchto sn\u00edma\u010d\u016f na vozidle je umo\u017en\u011bn 360\u00b0 pohled do v\u0161ech stran.<\/p>\n

V\u00fdhody a nev\u00fdhody senzor\u016f LiDAR<\/h2>\n

Senzory LiDAR jsou schopny generovat kompletn\u00ed trojrozm\u011brn\u00fd obraz okol\u00ed vozidla.
Tento sn\u00edmek neponech\u00e1v\u00e1 \u017e\u00e1dn\u00fd prostor pro interpretace a vytv\u00e1\u0159\u00ed skute\u010dn\u00e1 3D data.
Pomoc\u00ed syst\u00e9mu LiDAR lze velmi p\u0159esn\u011b ur\u010dit vzd\u00e1lenost a rychlost objekt\u016f.

Senzory LiDAR v\u0161ak maj\u00ed dv\u011b velk\u00e9 nev\u00fdhody:<\/p>\n