Solució d'abast de radar de sensor làser de seguretat

LiDARSensor làser emet llum làser activament i pot obtenir informació com la distància, l'orientació, la velocitat i el contorn d'un objectiu intrús amb alta precisió i alta resolució. S'ha utilitzat àmpliament en camps com la seguretat urbana i la seguretat industrial. Aquest article presenta breument els principals fabricants de lidar de seguretat nacionals i estrangers i les especificacions tècniques dels seus productes. Combinant les necessitats de diferents aplicacions de seguretat, els principis, les característiques i la situació actual del lidar sota diferents sistemes tècnics es discuteixen des de tres aspectes: esquema d'abast, mètode d'escaneig i selecció de la font de llum. Finalment, es resumeixen i es prospecten les tendències d'aplicació i les perspectives de desenvolupament del lidar de seguretat. Per tal de satisfer les necessitats de les aplicacions de seguretat dels consumidors, el lidar de seguretat es desenvoluparà encara més en les direccions de baix cost, alt rendiment, serialització, miniaturització, estat sòlid, xipització i integració de fonts múltiples.

Per detectar la informació de l'objectiu, el lidar de seguretat no només pot mesurar directament el temps de vol dels polsos làser, sinó que també pot modular l'amplitud, la freqüència i la fase del senyal làser emès, detectant així indirectament la distància de l'objectiu. Segons el mètode de detecció, les solucions d'abast lidar de seguretat es poden dividir en temps de vol de pols (TOF), ona contínua modulada en amplitud (AMCW) i ona contínua modulada en freqüència (ona contínua modulada en freqüència, FMCW).

La detecció de pols TOF utilitza senyals de llum polsada com a senyals de detecció i obté informació de la distància objectiu mesurant amb precisió el temps de vol dels polsos de llum reflectits. El principi es mostra a la figura 1. La solució TOF es pot aplicar a la seguretat a diferents distàncies, com ara la seguretat perimetral i la seguretat industrial. El seu principi tècnic és senzill i la seva maduresa és alta. Al mateix temps, hi ha components de mòduls madurs corresponents i xips de processament dedicats per a l'emissió, recepció i processament de polsos làser. A més, ja hi ha un gran nombre de solucions i components TOF madurs que combinen mètodes d'escaneig, que poden satisfer fàcilment la demanda del mercat. La majoria de Lidars utilitzen aquest mecanisme tècnic. No obstant això, encara hi ha molts problemes que s'han de resoldre amb urgència: el primer és una mala antiinterferència, i el mètode d'obtenció de senyals d'eco per detecció directa és susceptible a interferències de la llum ambiental, la qual cosa comporta riscos per a la seguretat; el segon és una baixa sensibilitat de detecció i una gran potència de pols. Presenta requisits més alts per al rendiment del dispositiu i la seguretat dels ulls humans; el tercer és el problema del funcionament en tot temps. Aquest mètode es veu fàcilment afectat pel mal temps com la pluja, la boira i la neu. Diferents fabricants de lidar de seguretat han proposat les solucions corresponents. Entre ells, el lidar de seguretat Beixing Photon TF03 utilitza tecnologia multi-eco i combina algorismes de compensació per a entorns de llum intensa i pluja, neu i boira a l'aire lliure per garantir una detecció fiable en entorns exteriors durs.

Fig. 1 Esquema del TOF LiDAR polsat

La detecció AMCW és diferent de la detecció directa de pols. Emet un senyal làser continu i modula l'amplitud del senyal d'emissió làser. La distància es mesura detectant la diferència de fase entre el senyal d'eco i el senyal d'emissió. El principi es mostra a la figura 2. es mostra. AMCW és generalment adequat per a distàncies curtes i mitjanes, com ara distàncies de detecció de desenes de metres a centenars de metres. El seu mètode de detecció únic és propici per realitzar l'exploració flash de matrius d'àrea d'estat sòlid. Al mateix temps, la precisió d'abast basada en fases és alta, arribant generalment al nivell mil·límetre.

Fig. 2 Esquema del LiDAR AMCW

La detecció FMCW utilitza senyals de modulació de freqüència lineal per modular el làser i obté informació sobre la distància objectiu i la velocitat instantània comparant la diferència de freqüència instantània entre el senyal de llum reflectida i el senyal de llum de l'oscil·lador local. El principi es mostra a la figura 3. En comparació amb els dos primers, el seu avantatge destacat és que pot mesurar la distància de l'objectiu i la velocitat relativa radial Doppler alhora, pot proporcionar informació 4D, ajudar a classificar l'objectiu i té un camp d'aplicació més ampli; també té una forta resistència a les interferències i una major sensibilitat. A més, aquest mètode de detecció és adequat per a la producció en massa de baix cost mitjançant fotònica de silici i tecnologia de matriu en fases, però la maduresa de la tecnologia actual és baixa i els dispositius són relativament cars.

Fig. 3 Esquema del LiDAR FMCW

Cadascuna de les tres solucions té les seves pròpies característiques i valor d'aplicació. En comparació amb les solucions de detecció de TOF polsada i de detecció AMCW, la tecnologia FMCW té avantatges significatius i un gran potencial en termes de maduresa de la tecnologia i rendiment de costos. No obstant això, fins ara, encara hi ha problemes en l'aplicació de solucions tècniques FMCW al mercat de la seguretat. Els components d'alt rendiment requerits són costosos i no es poden fabricar en grans quantitats. Amb el desenvolupament de la tecnologia de semiconductors, l'ús de la tecnologia d'integració fotònica per construir lidar integrat en xip és una tendència important en el desenvolupament futur.

Informació de contacte:

Si teniu alguna idea, no dubteu a parlar amb nosaltres. Independentment d'on siguin els nostres clients i quins siguin els nostres requisits, seguirem el nostre objectiu d'oferir als nostres clients alta qualitat, preus baixos i el millor servei.