라이더

TOF(Time-of-Flight) LiDAR용 SemiNex 제품

FMCW(주파수 변조 연속파) LiDAR용 SemiNex 제품

라이다 란 무엇입니까?

LIDAR라는 용어는 Light Detection And Ranging의 약자입니다. LIDAR 장치는 레이저로 대상을 조명하고 반사된 빛의 결과를 해석하여 거리를 측정합니다. 이러한 거리 측정은 물체 스캔, 속도 측정, 넓은 지형 매핑, 자율 주행을 위한 자동차 주변 데이터 제공 등과 같은 모든 종류의 애플리케이션에 사용할 수 있습니다. 그러나 이 환상적인 기술은 어떻게 작동합니까?

LIDAR는 어떻게 거리를 측정합니까?

비행 시간

LIDAR는 레이저에 의존하며 레이저는 빛을 방출합니다. 진공 상태에서 빛은 빛의 속도로 이동합니다. 이것은 기본적으로 보편적인 속도 제한이며 299,792,458m/s로 클럭됩니다(공기 중에서는 조금 더 느리게 이동하지만). LIDAR는 TOF(Time of Flight)라는 방법으로 빛의 속도를 사용하여 물체의 거리를 결정할 수 있습니다. TOF를 사용하는 LIDAR 시스템이 일반적으로 펄스 레이저 다이오드에서 빛을 방출하면 내부 클록이 시작됩니다. 이 빛의 펄스는 거의 빛의 속도로 물체까지 거리를 이동하여 접촉하게 됩니다. 빛의 일부는 물체에서 반사되어 거의 빛의 속도로 LIDAR 시스템 쪽으로 다시 이동하여 광검출기에 닿게 됩니다. 빛이 광검출기에 닿으면 펄스가 방출될 때 시작된 시계가 멈추도록 알려줍니다. 빛의 이동 속도와 시스템과 물체 사이의 거리를 두 번 이동하는 데 걸린 시간을 알기 때문에 아래 방정식을 사용하여 물체까지의 거리를 찾을 수 있습니다.

이 방정식에서 NS 물체까지의 거리이고, 씨 는 빛의 속도이며, NS 빛이 방출되고 감지되는 사이의 시간입니다. 거리를 측정하려면 타이밍 메커니즘이 정말 빨라야 합니다. 예를 들어 축구장 전체 길이인 109미터 떨어진 곳에 물체가 있는 경우 약 7.27*10이 걸립니다.^-7빛이 그곳에 왔다가 다시 돌아오는 데 몇 초가 걸립니다.

위상 이동

거리를 결정하는 데 사용되는 또 다른 방법은 위상 편이 방법입니다. 펄스 레이저 소스를 사용하는 대신 일정한 주파수에서 전력이 변조되는 연속 소스가 사용됩니다. 이는 입력이 x축의 시간과 y축의 레이저 출력에 따른 사인 곡선처럼 보일 수 있음을 의미합니다. 광검출기는 빛이 있는지 감지하는 것 이상을 수행할 수 있으며 빛의 힘도 감지할 수 있으므로 반환 신호의 사인 곡선이 형성될 수 있습니다. 위상차, 파동 피크의 라디안 차이를 비교하여 물체까지의 거리는 다음 방정식으로 찾을 수 있습니다. 여기서 NS 거리이며, 씨 는 빛의 속도, Δϕ 는 위상차이고, NS 전력이 변조된 주파수입니다.

지도 만들기

고정식 라이다 시스템

단독으로 거리 데이터는 레이저가 가리키는 지점의 거리를 단순히 반환하는 거리계와 같은 것들에 매우 유용합니다. 이 기본 개념을 취하고 더 확장함으로써 우리는 LIDAR 시스템에서 거리 측정기를 사용하여 포인트 클라우드를 만들 수 있습니다. 이것은 이름에서 알 수 있듯이 각 점이 (x,y,z) 좌표계의 위치를 나타내는 점 구름입니다. 삼각대에 레이저와 광검출기를 장착한 기본 정지 지상계를 살펴보고 이를 설명하겠습니다. 지면이 x축과 y축을 포함하는 평면인 경우 z축은 지면에 수직인 방향이 되며 점의 고도를 나타냅니다. 시스템은 z축을 중심으로 회전하고 일련의 펄스를 방출하여 레이저가 가리키는 각 지점의 거리를 빠르게 측정합니다. 이제 레이저와 광검출기 쌍을 더 추가하고 지면을 기준으로 다른 각도를 가리키도록 배치하면 여전히 360도 수평 시야를 갖게 되지만 수직 시야를 늘릴 수 있습니다. 데이터가 수집될 때 레이저가 가리키는 거리, 위치 및 각도를 알면 (x,y,z) 좌표계에서 점을 설정할 수 있습니다. 시스템은 수십만 개의 포인트를 수집할 수 있으며 이 데이터를 사용하여 다양한 용도로 사용되는 주변 세계의 3D 지도를 구성할 수 있습니다.

움직이는 라이다 시스템

고정되어 있지 않은 많은 LIDAR 시스템이 있습니다. 그 좋은 예가 자율주행 차량에 사용되는 LIDAR 차량입니다. 이 LIDAR 시스템은 자동차에 장착되어 회전하며 자동차 주변에 대한 데이터를 수집합니다. 고정 시스템과 달리 자동차는 움직이기 때문에 기준 프레임이 일정하지 않습니다. 고정 시스템과 똑같이 작동하는 보다 기본적인 시스템을 사용할 수 있으며 단순히 주변 지도를 작성할 수 있습니다. 하지만 이 지도는 변화하는 주변 환경을 반영하기 위해 지속적으로 업데이트되어야 합니다. 이것은 근접 센서처럼 작동하고 물체가 가까이 있을 때 시스템에 알려줍니다. 더 정확한 포인트 클라우드를 만들기 위해 자동차의 움직임을 고려하는 더 복잡한 시스템을 만들 수 있습니다. 시스템의 위치를 기반으로 좌표계를 설정하는 것이 아니라 실제 지리 좌표를 기반으로 합니다. 이러한 더 복잡한 시스템은 GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기를 사용하여 자동차가 어디에 있는지 확인합니다. IMU(관성 측정 장치)를 차량에 부착할 수 있습니다. 이 장치는 도로의 요철을 지나는 차량과 같이 위치의 약간의 변화를 감지할 수 있는 장치입니다. IMU와 GPS의 정보를 연관시키면 시스템이 위치를 훨씬 더 정확하게 이해할 수 있습니다. 위치 데이터와 LIDAR 시스템에서 수집한 데이터를 결합하여 포인트 클라우드를 장거리에 걸쳐 생성할 수 있습니다.

LIDAR의 응용

자율주행차

대부분의 자율 주행 차량은 LIDAR를 사용합니다. LIDAR가 만드는 포인트 클라우드는 차량이 장애물을 감지하고 주변을 탐색할 수 있도록 하는 복잡한 알고리즘에 사용됩니다. 플래시 및 정상 상태와 같은 새로운 유형의 LIDAR가 개발되고 있지만 대부분은 360도 시야를 확보하기 위해 헤드 회전하는 LIDAR 시스템을 사용합니다. 포인트 클라우드의 정확도는 회전 속도, 펄스 속도, 레이저 폭과 같은 다양한 요소를 기반으로 합니다. 자율 주행 차량은 주로 군용 및 민간 시연용으로 포함되지만, 현재 일부 대형 자동차 제조업체, 대학 및 기타 포춘 500대 기업에서 보다 실현 가능한 소비자 자율 주행 차량을 조사하고 있습니다.

군대

군대는 자동화된 표적 식별, Airborne Laser Mine Detection System 및 생물학적 전쟁 에이전트에 대한 스탠드 오프 탐지를 위해 LIDAR 기술을 사용합니다. LIDAR를 사용하면 군대는 더 긴 파장을 사용할 수 있으므로 장비가 야간 투시경으로 감지되지 않습니다. LIDAR는 군용 자율주행차에서도 큰 역할을 합니다. 군대는 보급품을 정찰하고 운반하기 위해 자율적인 오프로드 차량을 이용합니다.

기상학

최근 몇 년 동안 풍속 및 방향 감지를 위한 기상학의 LIDAR 시장이 성장하고 있습니다. 엔지니어는 1450~1470nm 영역에서 IR 레이저를 사용하여 풍속과 방향의 변화를 감지할 수 있습니다. 그런 다음 풍력 발전소는 전력 생산을 최적화하기 위해 받음각과 방향을 조정할 수 있습니다. 풍력 발전 단지 개발 회사는 또한 LIDAR를 사용하여 발전에 이상적이라고 생각되는 강한 바람의 영역을 매핑합니다. 이 지도는 계획 엔지니어에게 각 개별 풍차의 이상적인 위치를 제공합니다.

기타 애플리케이션

LIDAR에는 다양한 다른 흥미로운 응용 프로그램이 있습니다. 최근에, LIDAR는 고고학자들이 여러 중세 도시를 발견하는 데 도움을 주었습니다. 숲 바닥 아래에 숨겨져 있던 것들. 과학자들은 항공 LIDAR 기술을 사용하여 숲의 새로운 영역을 스캔 및 매핑하고 풍경의 3D 포인트 클라우드를 생성하여 땅을 더 명확하게 볼 수 있도록 했습니다. 이 기술은 역사가들에게 아시아에서 캄보디아, 남미에 이르는 고대 문명에 대한 새로운 관점을 제공했습니다.

SemiNex는 LIDAR 사용을 위한 광범위한 레이저 장치를 제공합니다. 특정 제품을 찾으려면 다음을 방문하십시오. 제품 페이지 또는 영업 사원과 이야기하다.