Kokio bangos ilgio lazeris naudojamas transporto priemonėje{0}}montuojamoje „Lidar“ sistemoje?

1. Įvadas: esminis bangos ilgio vaidmuo

Šviesos aptikimas ir atstumas (LiDAR) tapo kertiniu autonominių transporto priemonių jutikliu, sukuriančiu didelės -raiškos, trimačius-aplinkos žemėlapius, matuojant-skrydžio-laiką (ToF) arba atsispindėjusių lazerio impulsų fazės poslinkį. Šios technologijos pagrindas yra kritinis, tačiau dažnai nepastebimas pasirinkimas: lazerio bangos ilgis.

Padėtas infraraudonųjų spindulių spektre, nematomas žmogaus akiai, pasirinktas bangos ilgis nėra savavališkas. Jis tarnauja kaip pagrindinis LiDAR sistemos determinantasakių sauga, maksimalus aptikimo diapazonas, atsparumas aplinkos trikdžiams ir galiausiai jo kaina bei mastelio keitimas. 

2. Giliai pasinerkite į vyraujančius technologinius kelius

2.1 905 nm bangos ilgis: esamas ir brandus pasirinkimas

905 nm bangos ilgis buvo automobilių LiDAR pramonės arkliukas, visų pirma dėl jo pagrindo brandžioje puslaidininkių technologijoje.

Techninis principas:Jis aptikimui naudoja galio arsenido (GaAs) lazerinius diodus ir labai jautrius silicio (Si) lavinų fotodiodus (APD). Silicio puslaidininkių pramonės branda daro šiuos komponentus lengvai prieinamus ir ekonomiškus{1}}.

Pagrindiniai privalumai:

Kainų{0}}efektyvumas:Sukurta GaAs lazerių ir Si{0}}pagrįstų detektorių tiekimo grandinė žymiai sumažina komponentų sąnaudas, palengvina masinę gamybą ir pritaikymą plataus vartojimo transporto priemonėse.

Įrodytas brandumas:Ilgus metus trunkantis kūrimas davė patikimų inžinerinių sprendimų ir gausių{0}}realaus pasaulio patvirtinimo duomenų.

Sistemos integravimas:Komponentai yra gana kompaktiški, todėl galima naudoti mažesnius formos elementus, kuriuos lengviau integruoti į transporto priemonių dizainą.

Pagrindiniai iššūkiai ir apribojimai:

Akių sauga:905 nm bangos ilgis patenka į "tinklainės pavojaus sritį", kur žmogaus akies lęšis fokusuoja šviesą į tinklainę. Kad atitiktų griežtus lazerio saugos standartus (IEC 60825-1), didžiausia impulso galia turi būti labai apribota.

Aptikimo diapazonas:Šis galios apribojimas tiesiogiai apriboja maksimalų pasiekiamą aptikimo diapazoną, todėl sunku patikimai identifikuoti mažai{0}}atspindinčius objektus, esančius toliau nei 150–200 metrų.

Saulės trukdžiai:Saulės spektras turi didelį foninį 905 nm triukšmą, kuris gali pabloginti signalo -i-triukšmo santykį (SNR), ypač esant ryškiai saulės šviesai.

2.2 1550 nm bangos ilgis: didelio našumo{1}}pretendentas

1550 nm bangos ilgis atspindi našumą{1}}orientuotą metodą, sprendžiantį kelis pagrindinius 905 nm atitikmens apribojimus.

Techninis principas:Šiam bangos ilgiui paprastai naudojami skaiduliniai lazeriai, kuriuose naudojami Erbium{0}} legiruoti skaiduliniai stiprintuvai ir reikalingi indžio galio arsenido (InGaAs) detektoriai.

Pagrindiniai privalumai:

Aukščiausia akių sauga:Įsikūręs „ragenos pavojaus regione“, 1550 nm šviesą daugiausia sugeria akies ragena ir stiklakūnio skystis, prieš pasiekiant tinklainę. Ši biologinė saugos riba leidžia naudoti didžiausius galios lygius10-40 kartų didesnisnei leidžiama 905 nm sistemoms.

Ilgesnis aptikimo diapazonas:Didelė leistina galia tiesiogiai reiškia dramatiškai išplėstą diapazoną, patikimai aptinkant objektus 250 metrų ir toliau, o kai kurios sistemos gali pasiekti 300-500 metrų. Tai suteikia kritinį papildomą reakcijos laiką greitam autonominiam vairavimui.

Padidintas atsparumas aplinkai:Saulės foninė spinduliuotė yra žymiai mažesnė ties 1550 nm, todėl SNR yra geresnis. Be to, šis ilgesnis bangos ilgis šiek tiek geriau prasiskverbia pro atmosferos neaiškumus, tokius kaip rūkas, rūkas ir dulkės.

Pagrindiniai iššūkiai ir apribojimai:

Didesnės išlaidos:Tiek šviesolaidiniai lazeriai, tiek InGaAs detektoriai yra sudėtingesni ir brangesni nei jų Si{0}}pagrįstų analogų gamyba, todėl tai turi įtakos bendrai sistemos kainai.

Sistemos sudėtingumas ir dydis:Skaidulinės lazerinės{0}}sistemos istoriškai buvo stambesnės ir sunaudojo daugiau energijos, todėl kyla problemų sklandžiai integruoti automobilius, nors miniatiūrizavimo pastangos tebevyksta.

3. Pagrindiniai našumo aspektai: lyginamoji analizė

4. Bangos ilgio sinergija su naujausiomis -kraštinėmis LiDAR architektūromis

Bangos ilgio pasirinkimas vis labiau susipynęs su pagrindine LiDAR technologija.

Dažnis{0}}Moduliuota nuolatinė banga (FMCW) LiDAR:

Įgimta priklausomybė:FMCW technologija, kuri akimirksniu matuoja greitį per Doplerio efektą ir užtikrina išskirtinę diapazono skiriamąją gebą, reikalauja ilgo koherentinio ilgio lazerių. Tai natūrali pluoštinių lazerių, naudojamų 1550 nm sistemose, savybė.

Sinergetinis pranašumas:TheFMCW + 1550 nmderinys yra galingas, užtikrinantis neprilygstamą našumą: atsparumas kitų LiDAR ir saulės spindulių trikdžiams, tiesioginis greičio matavimas ir ypatingas tikslumas, todėl tai yra auksinis naujos- kartos suvokimo standartas.

Kietojo{0}}kūno ir optinės fazės matricos (OPA):

Medžiagos apribojimai:Pažangiausios silicio fotonikos platformos, skirtos kietojo kūno -OPA nuskaitymui, pirmiausia optimizuotos maždaug 905 nm arba 1 300 nm bangos ilgiams. Didelio -našumo, ekonomiško- 1550 nm OPA sistemų kūrimas ant silicio platformos tebėra svarbus mokslinių tyrimų ir inžinerijos iššūkis.

Ateities perspektyva:Gryno kietojo{0} kūno skenavimo (siekiant patikimumo) suderinimas su optimaliu bangos ilgiu yra pagrindinis būsimos LiDAR plėtros kovos laukas.

Kiti tiriami bangos ilgiai:

1350–1400 nm juosta:Šis regionas tiriamas kaip potenciali „maloni vieta“, siūlanti geresnę akių saugą nei 905 nm, o ekonomiškai efektyvesnė nei 1550 nm detektoriaus technologija.

Trumpųjų-bangų infraraudonųjų spindulių (SWIR):Platesnės SWIR juostos naudojamos specializuotose (pvz., karinėse, pramoninėse) srityse, tačiau dėl išlaidų dar nėra plačiai pritaikytos automobilių pramonėje.

5. Taikymo scenarijai ir padėties rinkoje nustatymas

Optimalų bangos ilgio pasirinkimą dažnai lemia tikslinė programa.

Keleivinės transporto priemonės ADAS (L2+/L3):

Pagrindinis pasirinkimas: 905 nmŠiuo metu šiame segmente dominuoja LiDAR, išlaikant pusiausvyrą tarp našumo ir ekonomiškumo{0}}, reikalingo didelei gamybai.

Aukščiausios kokybės ir didelio našumo{0}}transporto priemonės:Pirmaujantys{0}}modeliai pradedami taikyti1550 nmtechnologiją kaip pagrindinį skirtumą, reklamuojantį savo aukščiausios kokybės saugą ir{0}}tolimojo nuotolio galimybes.

Robotaxi / Robobus (L4 / L5):

Aiški tendencija:Dauguma įmonių, kuriančių visiškai autonomines transporto priemones, linksta1550 nmsistemos. Didelės sąnaudos pateisina sudėtingus miesto aplinkos reikalavimus ir didžiausio aptikimo diapazono poreikį.

Komercinės transporto priemonės (sunkvežimiai, logistika):

Scenarijus{0}}Priklausomas pasirinkimas:Sprendimas priklauso nuo veiklos projektavimo srities (ODD). Tolimųjų{1}}sunkvežimių sunkvežimiams greitkeliuose gali būti naudingas 1550 nm nuotolis, o mažesnio-greičio miesto gabenimo transporto priemonėms 905 nm sprendimai gali būti ekonomiškesni.

6. Išvada ir ateities perspektyva

Apibendrinant, automobilių LiDAR bangos ilgio kraštovaizdį apibūdina aiški dichotomija:

905 nmatstovauja„Pragmatiškas pareigūnas“,kurių dominavimas grindžiamas brandžia, ekonomiškai efektyvia tiekimo

1550 nmįkūnija„Performance Vanguard“siūlo įtikinamą veiksmų planą siekiant didesnio saugumo ir geresnio našumo, o tai būtina siekiant didesnio autonomijos lygio.

Žvelgiant į ateitį, pramonė nesusilies į vieną bangos ilgį. Vietoj to, aįvairi ir kartu egzistuojanti ekosistemaatsiras. Brendus FMCW ir kietojo kūno{1}}nuskaitymo technologijoms, tikimasi, kad su 1 550 nm sistemomis susijusios sąnaudos sumažės, o tai paspartins jų pritaikymą. Galiausiai, nepaisant konkretaus bangos ilgio, nenumaldomas pramonės siekis išlieka toks pat: tiekti LiDAR sistemas, kurios siūlobekompromisis saugumas, išskirtinis našumas, neprilygstamas patikimumas ir prieinama kaina, taip nušviečiant kelią į visiškai savarankišką ateitį.

Kontaktinė informacija:

Jei turite kokių nors idėjų, nedvejodami susisiekite su mumis. Nesvarbu, kur yra mūsų klientai ir kokie yra mūsų reikalavimai, sieksime savo tikslo teikti klientams aukštą kokybę, žemas kainas ir geriausias paslaugas.