Automotive Lidar und wie es funktioniert
Veröffentlichen：Box Optronics  Hora：2023-07-03  Puntos de vista:631

Abbildung 1: Kameras, Radar und Lidar sind die drei Technologien der Wahl für autonomes Fahren. (Bildnachweis: ADI)
Der visuelle Teil repräsentiert die Sicht der Kamera oder des Fahrers, die Objektklassifizierung und die seitliche Auflösung. Dunkelheit und Wetterbedingungen wie Schnee, Staub oder Regen können diese Fähigkeiten beeinträchtigen. Der Radarteil stellt die Rückkehr des HF-Signals dar. Dieses Signal ist immun gegen Witterung und Dunkelheit und misst gleichzeitig Distanz. Der Lidar-Teil kann das Sensorbild vervollständigen, indem er weitere Objektklassifikation, laterale Auflösung, Reichweite und dunkle Penetration bereitstellt.
Wie wirkt Lidar?
Die Grundelemente eines Lidarsystems umfassen ein quadratisches Wellensendersystem, die Zielumgebung und ein optisches Empfängersystem, das verwendet wird, um die Entfernungen zu externen Elementen in der Umgebung zu interpretieren. Das Lidar-Sensorverfahren nutzt Licht in Form eines gepulsten Lasers, um den Bereich zu messen, indem die Flugzeit (ToF) des zurückgegebenen Signals analysiert wird (Abbildung 2).

Abbildung 2: Jede Lidar-Sendeeinheit hat ein dreieckiges "Sichtfeld". (Bildnachweis: Bonnie Baker)
Die Zeichnung des Abstandes hängt vom optischen Digitalsignal ab.
Signale im digitalen Bereich
Die Schaltungslösung von Lidar besteht darin, das Problem des Signalempfangs durch Automobiltransimpedanzverstärker zu lösen. Über die Eingangsstufe werden negative Eingangsstromimpulse des Photodetektors aufgenommen (Abbildung 3).

Figure 2: Each lidar transmit unit has a triangular "field of view". (Image credit: Bonnie Baker)

The drawing of the distance depends on the optical digital signal.


Signals in the digital domain
The circuit solution of lidar is to solve the problem of signal reception through automotive transimpedance amplifier. The input stage is used to accept negative input current pulses from the photodetector (Figure 3).

Abbildung 3: Der elektronische Teil eines Lidars besteht aus einem Laserdiodensender und zwei Photodiodenempfängern. (Bildnachweis: Bonnie Baker)

Laserdioden übertragen digitale Impulse durch ein Stück Glas. Dieses Signal wird auch auf der D2 Photodiode reflektiert. Die Verarbeitung dieses Signals liefert die Transitzeit und elektronische Verzögerung, die in das System integriert sind.

Die digitalen Lichtsignalpulse treffen auf das Objekt und werden zurück in das optische System reflektiert. Der zurückgehende Impuls wird auf die zweite Photodiode D1 gespiegelt. Der elektronische Teil des D1 Signalweges ist derselbe wie der D2 Signalweg. Die Flugzeit kann berechnet werden, nachdem die beiden Signale den Mikrocontroller (MCU) erreicht haben.

Marktmomentaufnahme

Automobil-Lidar-Systeme verwenden gepulstes Laserlicht, um den Abstand zwischen zwei Fahrzeugen zu messen. Automobilsysteme verwenden Lidar, um Fahrzeuggeschwindigkeit und Bremssysteme als Reaktion auf plötzliche Veränderungen der Verkehrsverhältnisse zu steuern. Lidar spielt eine wichtige Rolle in halb- oder vollautomatischen Autoassistenzfunktionen wie Kollisionswarnsystemen und Vermeidungssystemen, Spurhalteassistenten, Spurhaltewarnungen, Totwinkel-Monitoren und adaptiver Tempomat. Automotive Lidar ersetzt Radarsysteme in früheren Fahrzeugautomationssystemen. Lidar Systeme können von wenigen Metern bis über 1.000 Meter reichen.

Abbildung 4: Der Automobil-Lidar-Markt ist in semi-autonome und vollautomatische Fahrzeuganwendungen unterteilt. (Bildquelle: Allied Market Research)

Selbstfahrende Autos sind bereits weit verbreitet, und Lidar-Bildgebungssysteme werden die Situation weiter verbessern. Radar, Kameras und Lidar-Ausrüstung sind nach wie vor die Technologien der Wahl für semi- und vollautonomes Fahren, und der Preis für Lidar sinkt, und der Markt beschleunigt diesen Wandel.

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