Công nghệ Máy Móc

Lidar là gì ? Lidar sensor hoạt động như thế nào ?

LiDAR là một công nghệ quang học thường được coi là một phương pháp quan trọng để phát hiện khoảng cách cho các phương tiện tự hành . Nhiều nhà sản xuất đang làm việc để phát triển các hệ thống LiDAR nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí. Hầu như tất cả các nhà sản xuất theo đuổi việc lái xe tự động đều coi LiDAR là công nghệ cho phép quan trọng và một số hệ thống LiDAR đã có sẵn cho Hệ thống Hỗ trợ Người lái Nâng cao (ADAS). Vậy hãy cùng tìm hiểu bên dưới đây với CDK nhé !

Lidar là gì ? Lidar sensor hoạt động như thế nào ?
Lidar là gì ? Lidar sensor hoạt động như thế nào ?

Lidar là gì ?

LiDAR là từ viết tắt của Light Detection and Ranging. Trong LiDAR, ánh sáng laser được gửi từ một nguồn (máy phát) và phản xạ từ các đối tượng trong môi trường. Ánh sáng phản xạ được phát hiện bởi bộ thu hệ thống và thời gian bay (TOF) được sử dụng để phát triển bản đồ khoảng cách của các đối tượng trong cảnh.

Một cái nhìn toàn cảnh về khái niệm hệ thống LiDAR được sử dụng trong Hệ thống Hỗ trợ Người lái Nâng cao.

Lidar là gì ?
Lidar là gì ?

Cảm biến LiDAR cho xe tự lái, nằm dưới gương chiếu hậu bên. Hệ thống LiDAR cũng có thể được đặt trên đầu xe ô tô tự hành.

 Lidar sensor hoạt động như thế nào ?
Lidar sensor hoạt động như thế nào ?

LiDAR hoạt động như thế nào ?

Về cơ bản, LiDAR là một thiết bị đa dạng, đo khoảng cách tới mục tiêu. Khoảng cách được đo bằng cách gửi một xung laser ngắn và ghi lại khoảng thời gian trôi đi giữa xung ánh sáng đi ra và phát hiện xung ánh sáng phản xạ (phân tán ngược).

Hệ thống LiDAR có thể sử dụng gương quét, nhiều chùm tia laze hoặc các phương tiện khác để “quét” không gian đối tượng. Với khả năng cung cấp phép đo khoảng cách chính xác, LiDAR có thể được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề khác nhau.

LiDAR hoạt động như thế nào ?
LiDAR hoạt động như thế nào ?

Trong viễn thám, hệ thống LiDAR được sử dụng để đo sự tán xạ, hấp thụ hoặc tái phát xạ từ các hạt hoặc phân tử trong khí quyển. Với những mục đích này, hệ thống có thể có các yêu cầu cụ thể về bước sóng của chùm tia laze. Có thể đo nồng độ của một loại phân tử cụ thể trong khí quyển, ví dụ như mêtan và tải trọng sol khí. Các giọt mưa trong khí quyển có thể được đo để ước tính khoảng cách của một cơn bão và tỷ lệ mưa rơi.

Các hệ thống LiDAR khác cung cấp cấu hình của các bề mặt ba chiều trong không gian đối tượng. Trong các hệ thống này, chùm tia laser thăm dò không bị ràng buộc với các đặc điểm quang phổ cụ thể. Thay vào đó, bước sóng của chùm tia laser có thể được chọn để đảm bảo an toàn cho mắt hoặc để tránh các đặc điểm quang phổ trong khí quyển. Chùm tia thăm dò gặp và bị “mục tiêu cứng” phản xạ trở lại bộ thu LiDAR.

kỹ thuật Doppler
kỹ thuật Doppler

LiDAR cũng có thể được sử dụng để xác định vận tốc của mục tiêu. Điều này có thể được thực hiện thông qua kỹ thuật Doppler hoặc đo khoảng cách tới mục tiêu liên tiếp nhanh chóng. Ví dụ, vận tốc gió trong khí quyển và vận tốc của ô tô có thể được đo bằng hệ thống LiDAR.

Ngoài ra, hệ thống LiDAR có thể được sử dụng để tạo mô hình ba chiều của một cảnh động, chẳng hạn như những gì có thể gặp phải bởi một chiếc xe tự hành. Điều này có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau, thường là sử dụng kỹ thuật quét.

LiDAR hoạt động như thế nào trong một tình huống thực tế?

Một ứng dụng hấp dẫn cho LiDAR là nhận thức tình huống cho những thứ như điều hướng tự động. Hệ thống nhận thức tình huống cho bất kỳ phương tiện di chuyển nào cần phải nhận thức được cả vật thể đứng yên và vật thể chuyển động xung quanh nó. Ví dụ, radar đã được sử dụng từ lâu trong việc phát hiện máy bay. LiDAR được cho là rất hữu ích cho các phương tiện trên cạn vì nó có thể xác định khoảng cách đến các vật thể và rất chính xác về phương hướng. Các chùm tia thăm dò có thể được hướng đến các góc chính xác và được quét nhanh chóng để tạo ra đám mây điểm cho mô hình ba chiều. Khả năng quét nhanh là chìa khóa cho ứng dụng này vì tình hình xung quanh xe rất năng động.

Cảm biến ô tô trong ô tô tự lái sử dụng dữ liệu camera, radar và LiDAR để phát hiện các vật thể xung quanh nó

3d pulsed chaos lidar system là gì
3d pulsed chaos lidar system là gì

Hạn chế của công nghệ LiDAR

Về cơ bản, LiDAR là một thiết bị đa dạng, đo khoảng cách tới mục tiêu. Khoảng cách được đo bằng cách gửi một xung laser ngắn và ghi lại khoảng thời gian trôi đi giữa xung ánh sáng đi ra và phát hiện xung ánh sáng phản xạ (phân tán ngược).

Có một số thách thức nổi tiếng với các hệ thống LiDAR đang hoạt động. Những thách thức này phụ thuộc vào loại hệ thống LiDAR. Dưới đây là một số ví dụ ::

  • Sự cô lập và loại bỏ tín hiệu từ chùm phát ra – Bức xạ của chùm thăm dò nói chung lớn hơn nhiều so với bức xạ của chùm trở lại. Cần phải cẩn thận để đảm bảo rằng chùm tia thăm dò không bị hệ thống phản xạ hoặc phân tán trở lại máy thu để máy dò bị bão hòa và không thể phát hiện các mục tiêu bên ngoài.
  • Phản hồi giả từ các mảnh vỡ trong bầu khí quyển giữa máy phát và các mục tiêu đã định – Các mảnh vỡ có thể gây ra phản hồi giả mạnh đến mức không thể phát hiện được đáng tin cậy sự quay trở lại từ các mục tiêu đã định.
  • Hạn chế về công suất quang sẵn có – Một hệ thống có nhiều công suất hơn trong chùm tia mang lại độ chính xác cao hơn nhưng tốn kém hơn khi vận hành.
  • Tốc độ quét An toàn có thể là một vấn đề khi nguồn laser hoạt động ở tần số nguy hiểm cho mắt người. Vấn đề này đang được giảm thiểu bằng các phương pháp tiếp cận khác như đèn flash LiDAR chiếu sáng một khu vực rộng lớn cùng một lúc và bằng cách hoạt động ở các bước sóng an toàn cho mắt.
  • Tín hiệu xuyên âm thiết bị từ các thiết bị LiDAR gần đó có thể gây nhiễu tín hiệu quan tâm. Thách thức phải đối mặt hiện nay là làm thế nào để phân biệt các tín hiệu do các thiết bị LiDAR khác phát ra gần đó. Các phương pháp tiếp cận khác nhau với tín hiệu kêu và cách ly đang được phát triển.
  • Chi phí và bảo trì hệ thống LiDAR – Những hệ thống này đắt hơn một số loại cảm biến thay thế tuy nhiên vẫn có sự phát triển tích cực để khắc phục chi phí cao và sản xuất hệ thống với giá thấp hơn để sử dụng rộng rãi hơn. Từ chối trả về từ các đối tượng không mong muốn- Điều này tương tự như từ chối tín hiệu giả trong khí quyển như đã đề cập trước đây. Tuy nhiên, nó cũng có thể xảy ra trong các trường hợp không khí rõ ràng. Giải quyết thách thức này thường liên quan đến việc giảm thiểu kích thước của chùm tia ở các khoảng cách mục tiêu khác nhau cũng như trên trường nhìn được nhận lại từ máy thu LiDAR.

Ứng dụng của LiDAR

Các lĩnh vực ứng dụng cho LiDAR rất sâu và đa dạng. Trong khoa học khí quyển, LiDAR đã được sử dụng để phát hiện nhiều loại thành phần khí quyển. Nó đã được sử dụng để mô tả đặc tính của sol khí trong khí quyển, điều tra gió trên không, các đám mây định hình, hỗ trợ thu thập dữ liệu thời tiết và nhiều ứng dụng khác. Trong thiên văn học, LiDAR đã được sử dụng để đo khoảng cách, cho cả các vật thể ở xa như mặt trăng và các vật thể rất gần. Trên thực tế, LiDAR là một thiết bị quan trọng để cải thiện phép đo khoảng cách tới mặt trăng với độ chính xác đến từng milimet. LIDAR cũng đã được sử dụng để tạo ra các ngôi sao dẫn đường cho các ứng dụng thiên văn học.

Ứng dụng của LiDAR 
Ứng dụng của LiDAR

Dữ liệu LiDAR thường được thu thập bằng đường hàng không, chẳng hạn như bằng máy bay khảo sát NOAA này (bên phải) qua Cầu Bixby ở Big Sur, California. Tại đây, dữ liệu LiDAR cho thấy chế độ xem từ trên xuống (trên cùng bên trái) và hồ sơ của Cầu Bixby. Các nhà khoa học của NOAA sử dụng các sản phẩm do LiDAR tạo ra để kiểm tra cả môi trường tự nhiên và nhân tạo. Dữ liệu LiDAR hỗ trợ các hoạt động như lập mô hình ngập lụt và triều cường, mô hình thủy động lực học, lập bản đồ đường bờ biển, ứng phó khẩn cấp, khảo sát thủy văn và phân tích tính dễ bị tổn thương bờ biển.

 

CDK - CĐ Văn Hóa Nghệ Thuật Và Du Lịch Nha Trang

Trường Cao đẳng Văn hóa Nghệ thuật & Du lịch Nha Trang CDK chính thức được thành lập. Năm 2005, nhà trường được vinh dự đón nhận phần thưởng cao quý của Nhà nước : Huân chương Lao động Hạng Ba.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button