Otomotiv lidarı ve nasıl çalıştığı

Lidar (LiDAR) nedir? Lidar, görüntüyü tamamlamak için doğru derinliğe duyarlı algılama sağlamak için radar mesafe belirleme yeteneklerini kamera açısal çözünürlüğüyle birleştirir (Şekil 1).

Şekil 1: Kameralar, radar ve lidar otonom sürüş için tercih edilen üç teknolojidir. (İmaj kredisi: ADI)

Görsel kısım, kamera veya sürücü görünürlüğünü, nesne sınıflandırmasını ve yanal çözünürlüğü temsil eder. Karanlık ve kar, toz veya yağmur gibi hava koşulları bu yetenekleri bozabilir. Radar kısmı, RF sinyalinin dönüşünü temsil eder. Bu sinyal, mesafeyi ölçerken hava koşullarına ve karanlığa karşı bağışıktır. Lidar kısmı, daha fazla nesne sınıflandırması, yanal çözünürlük, menzil ve karanlık penetrasyon sağlayarak algılama resmini tamamlayabilir.

Lidar nasıl çalışır?
Bir lidar sisteminin temel elemanları, bir kare dalga verici sistemi, hedef ortam ve ortamdaki dış unsurlara olan mesafeleri yorumlamak için kullanılan bir optik alıcı sistemi içerir. Lidar algılama yöntemi, döndürülen sinyalin uçuş süresini (ToF) analiz ederek menzili ölçmek için darbeli lazer formundaki ışığı kullanır (Şekil 2).

Şekil 2: Her bir lidar iletim ünitesinin üçgen bir "görüş alanı" vardır. (İmaj kredisi: Bonnie Baker)

Mesafe çizimi, optik dijital sinyale bağlıdır.

Dijital alandaki sinyaller
Lidar'ın devre çözümü, otomotiv transimpedans amplifikatörü aracılığıyla sinyal alma problemini çözmektir. Giriş aşaması, fotodedektörden gelen negatif giriş akımı darbelerini kabul etmek için kullanılır (Şekil 3).

Şekil 3: Bir lidarın elektronik kısmı, bir lazer diyot vericisi ve iki fotodiyot alıcısından oluşur. (İmaj kredisi: Bonnie Baker)

Lazer diyotlar, dijital darbeleri bir cam parçası aracılığıyla iletir. Bu sinyal ayrıca D2 fotodiyoduna da yansır. Bu sinyalin işlenmesi, sistemde yerleşik olan geçiş süresini ve elektronik gecikmeyi sağlar.
Dijital ışık sinyali darbeleri nesneye çarpar ve optik sisteme geri yansıtılır. Geri dönen darbe, ikinci fotodiyota (D1) yansıtılır. D1 sinyal yolunun elektronik kısmı, D2 sinyal yolu ile aynıdır. Uçuş süresi, iki sinyal mikrodenetleyiciye (MCU) ulaştıktan sonra hesaplanabilir.

Pazar anlık görüntüsü
Otomotiv lidar sistemleri, iki araç arasındaki mesafeyi ölçmek için darbeli lazer ışığı kullanır. Otomotiv sistemleri, trafik koşullarındaki ani değişikliklere yanıt olarak araç hızını ve fren sistemlerini kontrol etmek için lidar kullanır. Lidar, çarpışma uyarısı ve kaçınma sistemleri, şeritte kalma yardımı, şeritten ayrılma uyarısı, kör nokta monitörleri ve uyarlanabilir hız sabitleyici gibi yarı veya tam otomatik araç yardım işlevlerinde önemli bir rol oynar. Otomotiv lidarı, daha önceki araç otomasyon sistemlerindeki radar sistemlerinin yerini alıyor. Lidar sistemleri birkaç metreden 1.000 metreye kadar değişebilir.

Şekil 4: Otomotiv lidar pazarı, yarı otonom ve tam otonom araç uygulamalarına bölünmüştür. (Resim kaynağı: Allied Market Research)

Kendi kendine giden arabalar zaten yaygın kullanımda ve lidar görüntüleme sistemleri durumu daha da iyileştirecek. Radar, kameralar ve lidar ekipmanları yarı otonom ve tam otonom sürüş için tercih edilen teknolojiler olmaya devam ediyor ve lidar fiyatı düşüyor ve pazar bu değişimi hızlandırıyor.