ليدار السيارات وكيف يعمل

ما هو ليدار (ليدر)؟ يجمع Lidar بين قدرات نطاق الرادار مع دقة زاوية الكاميرا لتوفير استشعار دقيق للعمق لإكمال الصورة (الشكل 1).

الشكل 1: الكاميرات والرادار والليدار هي التقنيات الثلاث المفضلة للقيادة الذاتية. (رصيد الصورة: ADI)

يمثل الجزء المرئي رؤية الكاميرا أو السائق ، وتصنيف الكائن ، والدقة الجانبية. يمكن أن يؤدي الظلام والظروف الجوية مثل الثلج أو الغبار أو المطر إلى إضعاف هذه القدرات. يمثل جزء الرادار عودة إشارة التردد اللاسلكي. هذه الإشارة محصنة ضد الظروف الجوية والظلام ، مع قياس المسافة أيضًا. يمكن لجزء الليدار أن يكمل صورة الاستشعار من خلال توفير تصنيف إضافي للكائن ، ودقة عرض جانبية ، ومدى واختراق مظلم.

كيف يعمل الليدار؟
تشمل العناصر الأساسية لنظام ليدار نظام إرسال الموجة المربعة ، والبيئة المستهدفة ، ونظام المستقبل البصري المستخدم لتفسير المسافات إلى العناصر الخارجية في البيئة. تستخدم طريقة استشعار الليدار الضوء في شكل ليزر نابض لقياس النطاق عن طريق تحليل وقت الرحلة (ToF) للإشارة المرتجعة (الشكل 2).

الشكل 2: كل وحدة إرسال ليدار لها "مجال رؤية" ثلاثي. (رصيد الصورة: بوني بيكر)

يعتمد رسم المسافة على الإشارة الرقمية الضوئية.

الإشارات في المجال الرقمي
حل دائرة ليدار هو حل مشكلة استقبال الإشارة من خلال مضخم مقاومة السيارات. تُستخدم مرحلة الإدخال لقبول نبضات تيار الإدخال السالب من جهاز الكشف الضوئي (الشكل 3).

الشكل 3: يتكون الجزء الإلكتروني من الليدار من مرسل ديود ليزر وجهازي استقبال ثنائي ضوئي. (رصيد الصورة: بوني بيكر)

تنقل ثنائيات الليزر النبضات الرقمية عبر قطعة من الزجاج. تنعكس هذه الإشارة أيضًا على الثنائي الضوئي D2. توفر معالجة هذه الإشارة وقت العبور والتأخير الإلكتروني المدمجين في النظام.
تضرب نبضات إشارة الضوء الرقمية الجسم وتنعكس مرة أخرى على النظام البصري. يتم عكس النبضة العائدة إلى الثنائي الضوئي الثاني D1. الجزء الإلكتروني من مسار إشارة D1 هو نفسه مسار إشارة D2. يمكن حساب وقت الرحلة بعد وصول الإشارتين إلى وحدة التحكم الدقيقة (MCU).

لقطة السوق
تستخدم أنظمة ليدار للسيارات ضوء الليزر النبضي لقياس المسافة بين مركبتين. تستخدم أنظمة السيارات ليدار للتحكم في سرعة السيارة وأنظمة الكبح استجابة للتغيرات المفاجئة في ظروف حركة المرور. يلعب Lidar دورًا مهمًا في وظائف المساعدة شبه الأوتوماتيكية للسيارة مثل أنظمة التحذير من الاصطدام وتجنب الاصطدام ، ومساعدة الحفاظ على المسار ، والتحذير من مغادرة المسار ، وشاشات النقاط العمياء ، والتحكم التكيفي في التطواف. يحل نظام ليدار للسيارات محل أنظمة الرادار في أنظمة التشغيل الآلي للمركبات السابقة. يمكن أن تتراوح أنظمة Lidar من بضعة أمتار إلى أكثر من 1000 متر.

الشكل 4: سوق ليدار للسيارات مقسم إلى تطبيقات مركبات شبه مستقلة وذاتية القيادة. (مصدر الصورة: Allied Market Research)

السيارات ذاتية القيادة منتشرة بالفعل على نطاق واسع ، وستعمل أنظمة التصوير الليدار على تحسين الوضع. لا يزال الرادار والكاميرات ومعدات الليدار هي التقنيات المفضلة للقيادة شبه المستقلة والقيادة الذاتية بالكامل ، وسعر الليدار ينخفض ​​، ويسرع السوق هذا التغيير.