Hiện tại, lái xe không người lái cấp độ L4 và L5 sử dụng rộng rãi các giải pháp tích hợp của lidar, máy quét laser, radar sóng milimet và cảm biến tầm nhìn để đạt được mục đích dự phòng an toàn. Mỗi bộ ba cảm biến đều có những ưu điểm riêng biệt. Trong số đó, lidar có các đặc điểm là khoảng cách phát hiện xa, độ chính xác phát hiện cao và độ tin cậy cao. So với cảm biến sóng milimet, lidar có độ phân giải cao và không nhạy cảm với hình dạng và vật liệu mục tiêu. lợi thế. Vì vậy, lidar còn được coi là thiết bị cảm biến cần thiết cho việc lái xe không người lái.
Hệ thống lái xe không người lái L4 và L5 thường yêu cầu lidar được trang bị tính năng phát hiện trường nhìn rộng, khoảng cách xa để đảm bảo rằng hệ thống nhận biết môi trường của xe&# 39 vẫn có thể duy trì khả năng phát hiện chính xác ngay cả khi xe đang chạy ở Tốc độ cao, đảm bảo an toàn khi lái xe, và cũng phải vượt qua các quy định về xe TS16949 và chứng nhận an toàn về mắt người, để nó có giá trị được trang bị trên các xe sản xuất hàng loạt.
Do đó, việc thiết kế và phát triển lidar gắn trên xe về cơ bản xoay quanh mục tiêu này.
Lidar gắn trên xe thường gồm hai phần: môđun quét và môđun quét, đồng thời có nhiều tuyến kỹ thuật tương ứng.
Lựa chọn công nghệ khác nhau của nắp:
Hiện tại, có ba nguyên tắc dao động chính, bao gồm: phương pháp phạm vi tam giác, phương pháp phạm vi PTOF và phương pháp dao động AMCW (sóng liên tục điều biến biên độ).
Tam giác
Phương pháp đo tam giác dựa trên nguyên tắc hình học tam giác, một nguồn sáng chiếu vào đối tượng được đo và khoảng cách của đối tượng đo được tính bằng cách đo vị trí ảnh của ánh sáng phản xạ trong vùng hoặc máy dò mảng tuyến tính. Sơ đồ nguyên lý như sau:
Ưu điểm của phương pháp tam giác rất nổi bật, nguyên lý đơn giản và chi phí thấp. Chỉ cần máy phát laser thông thường và máy dò CCD tuyến tính để đạt được phép đo khoảng cách và độ chính xác phát hiện cao ở khoảng cách ngắn. Do đó, các cảm biến như vậy thường có một số lượng lớn các ứng dụng trong robot quét. Ngoài ra, tầm nhìn hai mắt và phạm vi ánh sáng có cấu trúc có thể được tóm tắt là nguyên lý của phạm vi tam giác.
Do phương pháp tam giác trong phát hiện ở khoảng cách xa, sai số phát hiện sẽ tăng lên về mặt hình học, và trong trường hợp ánh sáng mặt trời trực tiếp, điểm sáng phản xạ thường chìm trong ánh sáng mặt trời, khiến máy dò không thể trích xuất điểm sáng phản xạ và khiến đàn bị hỏng. Đây là lỗ hổng nghiêm trọng của phương pháp tam giác trong quá trình dò tìm đường dài.
PTOF phương pháp khác nhau
Nguyên tắc cốt lõi của PTOF là chiếu một chùm ánh sáng laser với thời gian rất ngắn vào đối tượng phát hiện. Bằng cách đo trực tiếp thời gian bay phát tia laser, đập vào đối tượng phát hiện và quay trở lại máy dò, khoảng cách giữa máy dò và vật thể cần đo sẽ bị đảo ngược.
Do tốc độ bay cực nhanh của ánh sáng, giải pháp này yêu cầu một mạch đồng hồ rất tốt (thường là mức ps, 1 ps=10 ^ -3 ns) và một mạch phát laser có độ rộng xung rất hẹp (thường là mức ns), vì vậy sự phát triển độ khó và ngưỡng cao, nhưng lidar thường áp dụng nguyên tắc PTOF thường có thể đạt tới phạm vi phát hiện 100 mét.
Phương pháp đo khoảng cách AMCW (Điều chế biên độ sóng liên tục)
Thời gian bay của ánh sáng là cực kỳ nhanh, và rất khó để đo trực tiếp thời gian bay của các photon. Có thể thu được thời gian bay của ánh sáng thông qua một số phương pháp gián tiếp? Phương pháp điển hình là AMCW.
AMCW điều chỉnh cường độ của sóng ánh sáng (chẳng hạn như sóng sin hoặc sóng tam giác, v.v.), để sóng ánh sáng tạo thành sự lệch pha trên dạng sóng cường độ ánh sáng khi nó được chiếu vào vật thể và sau đó quay trở lại máy dò. Khi đó độ lệch pha có thể được đo gián tiếp. Thời gian bay của ánh sáng, và do đó khoảng cách bay bị đảo ngược.
Nói chung, việc đo độ lệch pha dễ dàng hơn so với việc đo trực tiếp thời gian bay và nó cũng dễ phát triển hơn. Do đó, chi phí của lidar dựa trên AMCW thấp hơn một chút so với radar PTOF và phương pháp phát hiện độc đáo của nó thuận tiện hơn để thực hiện quét FLASH mảng trạng thái rắn. Khác với PTOF, vì AMCW áp dụng điều chế sóng ánh sáng liên tục nên nó cần công suất quang học lớn hơn trong quá trình phát hiện ở khoảng cách xa, đặc biệt là ở khoảng cách phát hiện 100 mét, có những nguy cơ tiềm ẩn đối với sự an toàn của mắt người, rõ ràng là không thể vượt qua các quy định của phương tiện.
Ba giải pháp khác nhau có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Chúng tôi đã tóm tắt và so sánh ba phương pháp khác nhau được đề cập ở trên bằng cách lấy năm khả năng cốt lõi cần thiết cho nắp thùng xe làm kích thước lựa chọn:
