Как работает лазерный датчик?

Принцип работы лазерного радара включает в себя следующие основные этапы:

Излучение лазерных импульсов:

Лазерный радар излучает серию лазерных импульсов в направлении целевой области с помощью лазерного излучателя.
Эти лазерные импульсы распространяются в воздухе и служат основой для обнаружения окружающей среды.
Распространение и отражение импульсов:

Когда лазерный импульс сталкивается с объектом, происходит отражение.
Отраженный лазерный импульс несет информацию о целевом объекте.
Прием отраженных импульсов:

Приемник лазерного радара отвечает за прием этих отраженных лазерных импульсов.
В ходе этого процесса собирается информация о положении, форме и других характеристиках целевого объекта.
Расчет расстояния и угла:

Используя время пролета лазерного импульса и относительное положение излучателя и приемника, можно рассчитать расстояние между целью и лазерным радаром.
Одновременно с этим, обрабатывая информацию о направлении отраженного импульса, можно определить угловое отношение между целью и лазерным радаром.
Построение изображения окружающей среды:

путем измерения и обработки данных нескольких лазерных импульсов лазерный датчик может накопить большой объем информации об окружающей среде.
Эта информация используется для построения трехмерной облачной карты окружающей среды или других форм представления информации, что позволяет осуществлять восприятие и анализ окружающей среды.

-Общая классификация лазерных датчиков

Общая классификация лазерных датчиков

Классификация лазерных датчиков основывается на количестве линий и способе сканирования. Ниже приведена подробная классификация и характеристики каждого типа:

I. По количеству линий

Однолинейный лазерный датчик

Характеристики: может выполнять только плоское сканирование, имеет высокую скорость сканирования, разрешение и надежность.

Применение: в основном используется в сервисных роботах и других системах, где не требуется высокая точность определения высоты, но необходимо обходить препятствия.

Многолинейный лазерный датчик

Особенности: может распознавать высоту объектов, дорогостоящий.

Применение: в основном используется в таких областях, как беспилотные автомобили.

Диапазон количества линий: в отрасли преимущественно используются 4-128 линий.

II. По способу сканирования

Механический вращающийся лазерный датчик

Особенности: система излучения и система приема имеют физическое вращение, 3D-сканирование осуществляется посредством вращающегося излучателя.

Внутренняя структура: сложная, включает лазер, сканер, фотоэлектрический детектор, а также устройства определения положения и навигации.

Недостатки: высокая стоимость оборудования, сложность обеспечения стабильной работы в течение длительного времени, срок службы в отрасли составляет в основном 20–30 тысяч часов (при нормальном использовании около 2–3 лет).

Лазерный датчик с микрозеркалом (гибридный твердотельный)

Особенности: модули приема и передачи остаются неподвижными, лазерное сканирование осуществляется за счет движения зеркала, приводимого в движение электродвигателем.

Преимущества: простая механическая конструкция, относительно небольшой размер, легкость массового производства.

Применение: широко используется в автономном вождении.

MEMS-лазерный радар (гибридный твердотельный)

Особенности: использует микрозеркальное сканирование, на микроуровне реализует управление лучом лазерного радара на стороне излучения.

Преимущества: зрелая технология, высокая степень интеграции, возможность уменьшения размеров и стоимости.

Недостатки: ограниченный диапазон сканирования и угол обзора, низкая стабильность, сложность прохождения автомобилей, низкая согласованность серийного производства.

Изображение: нет (но принцип работы можно понять из текстового описания)

Лазерный датчик с плоской матрицей (Flash, твердотельный)

Особенности: в течение короткого времени непосредственно излучает большой участок лазерного луча, покрывающий область обнаружения, и с помощью высокочувствительного приемника выполняет картирование окружающей среды.

Преимущества: возможность быстрого записывания всей сцены, что позволяет избежать влияния движения радара или цели во время сканирования.

Недостатки: сложность обнаружения на большом расстоянии.

Оптический фазированный лазерный датчик (OPA, твердотельный)

Особенности: использует массив из нескольких источников света, контролируя разницу во времени свечения каждого источника, синтезирует основной луч с определенным направлением, что позволяет сканировать в разных направлениях.

Сложность: сложность обработки, требует, чтобы размер элемента не превышал половины длины волны.

Таким образом, классификация лазерных радаров основывается в основном на количестве линий и способе сканирования. Различные типы лазерных радаров различаются по характеристикам, применению, преимуществам и недостаткам, и пользователи могут выбрать подходящий тип лазерного радара в зависимости от конкретных потребностей.