激光雷达提供更高的传感器精度

当前科技应用有多种测距技术,包括红外、超声波、激光等技术,其中采用激光进行测距的激光雷达(LiDAR, Light Detection and Ranging)可提供更高的传感器精度,因此成为许多测距应用的首选,例如自动驾驶汽车、运动比赛、市场营销活动等。本文将为您介绍激光雷达的技术发展,以及艾睿电子推出的演示板所具备的功能特性。

全方位无盲点的侦测技术

所谓的激光雷达是结合了光学、激光扫描、数据处理技术,是全方位无盲点的人体和物体检测技术。以往单纯使用光学(如摄像机)方式来侦测环境中的人事物,但却由于传感器的精准度不佳,而导致许多不必要的假警报。结合了激光扫描,则可以有效地提升感测的准确度,若搭配3D激光扫描技术,可以精准地检测到对象的所在位置、距离、大小、形状等信息,可大幅提升感测的精度。

激光雷达会发射激光以搜索对象所在的区域,并测量对象所处的距离。距离是使用飞行时间(Time of flight, ToF)技术来进行测量,ToF是指投射的激光碰到物体并反射出回传感器所花费的时间,通过激光反射所需的微小时间差,可以获取3D图像,从而可以进行实时测量。

实时检测功能是自动驾驶汽车的完美选择

3D激光雷达不仅可以区分形状和物体,而且还可以侦测到物体的移动,这意味着可以获取道路上移动的人员或车辆的数据,通过实时检测,甚至可以测量多个人之间的空间及其步行速度,并从累积的行为数据中,可以确定行人和车辆的行为模式,从而预测可能的突发举动或检测可疑的活动。

3D测量的另一个特点是能够从正面、鸟瞰和其他任何角度查看3D环境中的数据,因此除了可从各个角度获取有关移动人员和车辆的数据之外,还可以获取来自诸如地理特征和建筑物结构的信息反馈。

这种实时检测功能是自动驾驶汽车开发的完美选择,自动驾驶车辆必须能够检测自己的位置以及附近的其他车辆、行人和障碍物。搭配陀螺仪传感器(用于稳定性)和GPS(用于位置数据)链接的3D激光雷达,可以获取高度详细的3D实时数据,检测行人与车辆以确保安全,并创建用于自动驾驶的高精度地图,它还可以分辨出道路标线和沥青路面之间的区别。

通过数据对体育/市场营销/建筑工地做行为分析

3D激光雷达除了应用在汽车自动驾驶之外,预计将来还可广泛的应用在安全、营销和体育领域中的使用行为分析。例如,在安全应用方面,该系统可以根据检测物件的大小以及行为分析数据,来区分人与动物之间的差异,以建立更高精度的安全系统。在市场营销中,可以用3D激光雷达在商店中监视货架,以识别受欢迎的产品,并进行实时的库存管控与营销活动。

在体育运动中,例如在足球场上同时使用多个3D激光雷达,便可以实时跟踪运动员在广阔场地上的位置,通过收集有关每个运动员的跑步速度和距离的详细数据,以及创建其运动区域的轨迹图,便可以帮助制定更有效的运动比赛策略。

此外,3D激光雷达也可用于运输/建筑业进行3D形状测量,可以一次性地监视大面积区域,可用于监控土木工程或建筑工地的安全性。在大面积的运输仓库和土木工程现场,货物和材料一直在移动,通过形状测量可以识别危险物品,并防止盗窃事件的发生。在土木工程和建筑工地,也可以用于跟踪进度,并可以对危险或需要提前检查的事务进行预测。

激光雷达演示板协助客户加快开发速度

为了协助客户加快激光雷达的开发速度,艾睿电子推出了激光雷达的演示板,可供客户应用评估与参考。这款单信道激光雷达演示板,可用于演示具有激光雷达ToF测距技术的高速光学前端,具有长达50m的测量距离,并且激光雷达ToF架构可将其应用扩展到消费类和工业领域,甚至汽车领域。

这个单信道激光雷达演示板具有操作简单,易于协助客户根据激光雷达ToF技术进一步开发,激光雷达能进行快速切换,从而可以用更低的功耗实现更长的操作距离。

这个用于ToF距离测量的激光雷达传感系统采用905nm不可见光的75W激光二极管,和高灵敏度光电倍增管,以及高带宽、低延迟光学前端系统组成,可支持远距离测量,通过时间数字转换器(Time-to-Digital Converter, TDC)提供准确的ToF时序测量,然后转换为距离信息,通过快速eGaN FET晶体管和栅极驱动器控制,激光二极管上的短脉冲(<15纳秒)可以较小的输入功率,提供良好的激光光功率输出,在相同的激光二极管功率下可以节省功耗,所有的系统都可用单电源供电。

采用一时之选的核心芯片

 

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艾睿电子这款单信道激光雷达演示板采用众多一时之选的核心芯片,包括ADI ADCMP600高速比较器、射频4GHz HMC589A MMIC放大器、LT8330 DC/DC升压转换器与200mA LT3082C低压差稳压器,并采用ROHM75W RLD90QZW3激光二极管,EPC公司的EPC2212 100V eGaN FET,安森美半导体的RD系列硅光电倍增管SiPMTILMG1020 GaN FET超快速栅极驱动器,与TDC7201时间数字转换器,NXP公司的32ARM Cortex M4 LPC54606微控制器,Recom PowerRAC05-05SK AC/DC转换器,以及MurataWMRAG32K76CS1C00R0 MEMS谐振器与LQH3NPZ_GR系列繞線式鐵氧體磁芯功率電感器

这款单信道激光雷达演示板可应用于距离测量、速度测量、安全/接近感应、建筑信息模型、汽车停车辅助系统、机器视觉、保安系统等,应用领域相当广泛。

结语

激光雷达具备高准确性的距离量测能力,使其成为高精度距离量测应用的最佳选择,应用领域也日趋多样,市场需求激增。艾睿电子推出的单信道激光雷达演示板,将可加快厂商相关产品的开发速度,值得有兴趣抢进激光雷达应用市场的厂家参考。

 

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