Beveiliging Lasersensor Radar-variërende oplossing

LiDARLasersensor zendt actief laserlicht uit en kan met hoge precisie en hoge resolutie informatie verkrijgen zoals de afstand, oriëntatie, snelheid en contour van een binnendringend doelwit. Het wordt veel gebruikt op gebieden als stedelijke veiligheid en industriële veiligheid. Dit artikel introduceert een korte introductie van de reguliere binnenlandse en buitenlandse lidar-fabrikanten op het gebied van veiligheid en hun technische productspecificaties. Door de behoeften van verschillende beveiligingstoepassingen te combineren, worden de principes, kenmerken en huidige situatie van lidar onder verschillende technische systemen besproken vanuit drie aspecten: bereikschema, scanmethode en lichtbronselectie. Ten slotte worden de toepassingstrends en ontwikkelingsvooruitzichten van beveiligingslidar samengevat en geprospecteerd. Om aan de behoeften van consumentenbeveiligingstoepassingen te voldoen, zal security-lidar zich verder ontwikkelen in de richting van lage kosten, hoge prestaties, serialisatie, miniaturisatie, solid state, chipisatie en multi-source integratie.

Om doelinformatie te detecteren, kan beveiligingslidar niet alleen direct de vliegtijd van laserpulsen meten, maar ook de amplitude, frequentie en fase van het uitgezonden lasersignaal moduleren, waardoor indirect de doelafstand wordt gedetecteerd. Volgens de detectiemethode kunnen beveiligingslidar-bereikoplossingen worden onderverdeeld in pulstijd van de vlucht (TOF), amplitudegemoduleerde continue golf (AMCW) en frequentiegemoduleerde continue golf (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW). Drie typen.

Puls-TOF-detectie gebruikt gepulseerde lichtsignalen als detectiesignalen en verkrijgt doelafstandsinformatie door nauwkeurig de vliegtijd van gereflecteerde lichtpulsen te meten. Het principe is weergegeven in Figuur 1. De TOF-oplossing kan worden toegepast op beveiliging op verschillende afstanden, zoals perimeterbeveiliging en industriële beveiliging. Het technische principe is eenvoudig en de volwassenheid is hoog. Tegelijkertijd zijn er overeenkomstige volwassen modulecomponenten en speciale verwerkingschips voor pulslaseremissie, ontvangst en verwerking. Bovendien zijn er al een groot aantal volwassen TOF-oplossingen en componenten die scanmethoden combineren, die gemakkelijk aan de marktvraag kunnen voldoen. De meeste Lidars gebruiken dit technische mechanisme. Er zijn echter nog steeds veel problemen die dringend moeten worden opgelost: de eerste is de slechte anti-interferentie, en de methode voor het verkrijgen van echosignalen door directe detectie is gevoelig voor interferentie van omgevingslicht, wat veiligheidsrisico's met zich meebrengt; de tweede is een lage detectiegevoeligheid en een hoog pulsvermogen. Het stelt hogere eisen aan de prestaties van apparaten en de veiligheid van het menselijk oog; de derde is het probleem van gebruik onder alle weersomstandigheden. Deze methode wordt gemakkelijk beïnvloed door slecht weer, zoals regen, mist en sneeuw. Verschillende fabrikanten van beveiligingslidar hebben overeenkomstige oplossingen voorgesteld. Onder hen maakt Beixing Photon TF03-beveiligingslidar gebruik van multi-echotechnologie en combineert compensatie-algoritmen voor omgevingen met sterk licht en regen, sneeuw en mist om betrouwbare detectie in ruige buitenomgevingen te garanderen.

Fig. 1 Schematische voorstelling van gepulseerde TOF LiDAR

AMCW-detectie verschilt van directe pulsdetectie. Het zendt een continu lasersignaal uit en moduleert de amplitude van het laseremissiesignaal. De afstand wordt gemeten door het faseverschil tussen het echosignaal en het emissiesignaal te detecteren. Het principe wordt getoond in Figuur 2. getoond. AMCW is over het algemeen geschikt voor korte tot middellange afstanden, zoals detectieafstanden van tientallen meters tot honderden meters. De unieke detectiemethode is bevorderlijk voor het realiseren van flashscanning van solid-state area-arrays. Tegelijkertijd is de op fase gebaseerde bereiknauwkeurigheid hoog en bereikt deze doorgaans het millimeterniveau.

Afb. 2 Schematische weergave van AMCW LiDAR

FMCW-detectie maakt gebruik van lineaire frequentiemodulatiesignalen om de laser te moduleren, en verkrijgt informatie over de doelafstand en de momentane snelheid door het momentane frequentieverschil tussen het gereflecteerde lichtsignaal en het lichtsignaal van de lokale oscillator te vergelijken. Het principe wordt getoond in figuur 3. Vergeleken met de eerste twee is het opmerkelijke voordeel dat het tegelijkertijd de doelafstand en de radiale Doppler-snelheid kan meten, 4D-informatie kan leveren, kan helpen bij het classificeren van doelen, en een breder toepassingsgebied heeft; het heeft ook een sterke weerstand tegen interferentie en een hogere gevoeligheid. Bovendien is deze detectiemethode geschikt voor goedkope massaproductie met behulp van siliciumfotonica en phased array-technologie, maar de huidige technologische volwassenheid is laag en de apparaten zijn relatief duur.

Afb. 3 Schematische weergave van FMCW LiDAR

Elk van de drie uiteenlopende oplossingen heeft zijn eigen kenmerken en toepassingswaarde. Vergeleken met gepulseerde TOF-detectie en AMCW-detectieoplossingen heeft FMCW-technologie aanzienlijke voordelen en een enorm potentieel in termen van technologische volwassenheid en kostenprestaties. Tot nu toe zijn er echter nog steeds problemen bij de toepassing van de technische oplossingen van FMCW op de beveiligingsmarkt. De vereiste hoogwaardige componenten zijn kostbaar en kunnen niet in grote hoeveelheden worden vervaardigd. Met de ontwikkeling van halfgeleidertechnologie is het gebruik van fotonische integratietechnologie om op de chip geïntegreerde lidar te bouwen een belangrijke trend in de toekomstige ontwikkeling.

Contactgegevens:

Heeft u ideeën? Neem dan gerust contact met ons op. Waar onze klanten zich ook bevinden en wat onze eisen ook zijn, wij zullen ons doel volgen om onze klanten hoge kwaliteit, lage prijzen en de beste service te bieden.