Automotive lidar og hvordan det fungerer

Hva er Lidar (LiDAR)? Lidar kombinerer radaravstandsfunksjoner med kameraets vinkeloppløsning for å gi nøyaktig dybdebevisst sansing for å fullføre bildet (Figur 1).

Figur 1: Kameraer, radar og lidar er de tre valgte teknologiene for autonom kjøring. (Bildekreditt: ADI)

Den visuelle delen representerer kamera- eller sjåførsynlighet, objektklassifisering og sideoppløsning. Mørke og værforhold som snø, støv eller regn kan svekke disse evnene. Radardelen representerer returen av RF-signalet. Dette signalet er immun mot værforhold og mørke, samtidig som det måler avstand. Lidar-delen kan fullføre sansebildet ved å gi ytterligere objektklassifisering, sideoppløsning, avstand og mørk penetrasjon.

Hvordan fungerer lidar?
De grunnleggende elementene i et lidar-system inkluderer et firkantbølgesendersystem, målmiljøet og et optisk mottakersystem som brukes til å tolke avstandene til eksterne elementer i miljøet. Lidar-sensormetoden bruker lys i form av en pulserende laser for å måle rekkevidde ved å analysere flytiden (ToF) til det returnerte signalet (Figur 2).

Figur 2: Hver lidar-sendeenhet har et trekantet "synsfelt". (Bildekreditt: Bonnie Baker)

Tegningen av avstanden avhenger av det optiske digitale signalet.

Signaler i det digitale domenet
Kretsløsningen til lidar er å løse problemet med signalmottak gjennom biltransimpedansforsterker. Inngangstrinnet brukes til å akseptere negative inngangsstrømpulser fra fotodetektoren (Figur 3).

Figur 3: Den elektroniske delen av en lidar består av en laserdiodesender og to fotodiodemottakere. (Bildekreditt: Bonnie Baker)

Laserdioder sender digitale pulser gjennom et stykke glass. Dette signalet reflekteres også på D2-fotodioden. Behandlingen av dette signalet gir transporttiden og elektronisk forsinkelse innebygd i systemet.
De digitale lyssignalpulsene treffer objektet og reflekteres tilbake til det optiske systemet. Returpulsen speiles til den andre fotodioden D1. Den elektroniske delen av D1-signalbanen er den samme som D2-signalbanen. Flytiden kan beregnes etter at de to signalene når mikrokontrolleren (MCU).

Øyeblikksbilde av markedet
Automotive lidar-systemer bruker pulsert laserlys for å måle avstanden mellom to kjøretøy. Bilsystemer bruker lidar for å kontrollere kjøretøyets hastighet og bremsesystemer som svar på plutselige endringer i trafikkforholdene. Lidar spiller en viktig rolle i halv- eller helautomatiske bilassistansefunksjoner som kollisjonsvarslings- og unngåelsessystemer, kjørefeltassistent, filskiftevarsling, blindsonemonitorer og adaptiv cruisekontroll. Automotive lidar erstatter radarsystemer i tidligere kjøretøyautomatiseringssystemer. Lidar-systemer kan variere fra noen få meter til over 1000 meter.

Figur 4: Lidar-markedet for biler er segmentert i semi-autonome og helt autonome kjøretøyapplikasjoner. (Bildekilde: Allied Market Research)

Selvkjørende biler er allerede i utbredt bruk, og lidar-bildesystemer vil forbedre situasjonen ytterligere. Radar, kameraer og lidarutstyr er fortsatt de foretrukne teknologiene for semi-autonom og helt autonom kjøring, og prisen på lidar faller, og markedet akselererer denne endringen.