Nắp ô tô và cách thức hoạt động

Lidar (LiDAR) là gì? Lidar kết hợp các khả năng đo phạm vi của radar với độ phân giải góc của camera để cung cấp cảm biến nhận biết độ sâu chính xác để hoàn thành hình ảnh (Hình 1).

Hình 1: Máy ảnh, radar và lidar là ba công nghệ được lựa chọn để lái xe tự hành. (Tín dụng hình ảnh: ADI)

Phần hình ảnh đại diện cho khả năng hiển thị của máy ảnh hoặc trình điều khiển, phân loại đối tượng và độ phân giải bên. Bóng tối và các điều kiện thời tiết như tuyết, bụi hoặc mưa có thể làm giảm các khả năng này. Phần radar đại diện cho sự trở lại của tín hiệu RF. Tín hiệu này miễn nhiễm với điều kiện thời tiết và bóng tối, đồng thời đo khoảng cách. Phần nắp có thể hoàn thành bức tranh cảm biến bằng cách cung cấp thêm phân loại đối tượng, độ phân giải bên, phạm vi và độ thâm nhập bóng tối.

Lidar hoạt động như thế nào?
Các yếu tố cơ bản của hệ thống lidar bao gồm hệ thống phát sóng vuông, môi trường mục tiêu và hệ thống thu quang được sử dụng để diễn giải khoảng cách đến các yếu tố bên ngoài trong môi trường. Phương pháp cảm biến lidar sử dụng ánh sáng ở dạng xung laser để đo phạm vi bằng cách phân tích thời gian bay (ToF) của tín hiệu được trả về (Hình 2).

Hình 2: Mỗi thiết bị truyền lidar có một "trường quan sát" hình tam giác. (Tín dụng hình ảnh: Bonnie Baker)

Việc vẽ khoảng cách phụ thuộc vào tín hiệu kỹ thuật số quang học.

Tín hiệu trong miền số
Giải pháp mạch của lidar là giải quyết vấn đề thu tín hiệu thông qua bộ khuếch đại trở kháng ô tô. Giai đoạn đầu vào được sử dụng để chấp nhận các xung dòng điện đầu vào âm từ bộ tách sóng quang (Hình 3).

Hình 3: Phần điện tử của một lidar bao gồm một bộ phát điốt laze và hai bộ thu điốt quang. (Tín dụng hình ảnh: Bonnie Baker)

Điốt laze truyền xung kỹ thuật số qua một mảnh thủy tinh. Tín hiệu này cũng được phản ánh trên đi-ốt quang D2. Quá trình xử lý tín hiệu này cung cấp thời gian vận chuyển và độ trễ điện tử được tích hợp trong hệ thống.
Các xung tín hiệu ánh sáng kỹ thuật số đập vào vật thể và được phản xạ trở lại hệ thống quang học. Xung trở lại được phản chiếu tới điốt quang thứ hai D1. Phần điện tử của đường dẫn tín hiệu D1 giống như đường dẫn tín hiệu D2. Thời gian bay có thể được tính sau khi hai tín hiệu đến bộ vi điều khiển (MCU).

ảnh chụp thị trường
Hệ thống lidar ô tô sử dụng ánh sáng laser xung để đo khoảng cách giữa hai phương tiện. Hệ thống ô tô sử dụng lidar để kiểm soát tốc độ xe và hệ thống phanh để đáp ứng với những thay đổi đột ngột trong điều kiện giao thông. Lidar đóng một vai trò quan trọng trong các chức năng hỗ trợ ô tô bán hoặc hoàn toàn tự động như hệ thống tránh và cảnh báo va chạm, hỗ trợ giữ làn đường, cảnh báo chệch làn đường, giám sát điểm mù và kiểm soát hành trình thích ứng. Lidar ô tô đang thay thế các hệ thống radar trong các hệ thống tự động hóa phương tiện trước đó. Hệ thống Lidar có thể từ vài mét đến hơn 1.000 mét.

Hình 4: Thị trường nắp ô tô được phân chia thành các ứng dụng xe bán tự động và hoàn toàn tự động. (Nguồn hình ảnh: Nghiên cứu thị trường đồng minh)

Ô tô tự lái đã được sử dụng rộng rãi và hệ thống hình ảnh lidar sẽ cải thiện tình hình hơn nữa. Radar, máy ảnh và thiết bị lidar vẫn là những công nghệ được lựa chọn cho lái xe bán tự động và hoàn toàn tự động, giá của lidar đang giảm và thị trường đang đẩy nhanh sự thay đổi này.