Güvenlik Lazer Sensörü Radar Ölçüm Çözümü

LiDARLazer Sensörü aktif olarak lazer ışığı yayar ve izinsiz giren bir hedefin mesafesi, yönelimi, hızı ve konturu gibi bilgileri yüksek hassasiyet ve yüksek çözünürlükle elde edebilir. Kentsel güvenlik ve endüstriyel güvenlik gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makale, ana akım yerli ve yabancı güvenlik lidarı üreticilerini ve bunların ürün teknik özelliklerini kısaca tanıtmaktadır. Farklı güvenlik uygulamalarının ihtiyaçlarını birleştiren Lidar'ın farklı teknik sistemler altındaki prensipleri, özellikleri ve mevcut durumu üç açıdan ele alınmıştır: menzil şeması, tarama yöntemi ve ışık kaynağı seçimi. Son olarak, güvenlik lidarının uygulama eğilimleri ve gelişme beklentileri özetlenmiş ve değerlendirilmiştir. Tüketici güvenliği uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla güvenlik lidarı, düşük maliyet, yüksek performans, serileştirme, minyatürleştirme, katı hal, çipleştirme ve çok kaynaklı entegrasyon yönünde daha da gelişecektir.

Hedef bilgisini tespit etmek için, güvenlik lidarı sadece lazer darbelerinin uçuş süresini doğrudan ölçmekle kalmaz, aynı zamanda yayılan lazer sinyalinin genliğini, frekansını ve fazını da modüle edebilir, böylece dolaylı olarak hedef mesafesini tespit edebilir. Tespit yöntemine göre, güvenlik lidar menzil çözümleri uçuş darbe süresine (TOF), genlik modülasyonlu sürekli dalgaya (AMCW) ve frekans modülasyonlu sürekli dalgaya (Frekans Modülasyonlu Sürekli Dalga, FMCW) üç tipe ayrılabilir.

Darbeli TOF algılama, algılama sinyalleri olarak darbeli ışık sinyallerini kullanır ve yansıyan ışık darbelerinin uçuş süresini doğru bir şekilde ölçerek hedef mesafe bilgisini elde eder. Prensip Şekil 1'de gösterilmektedir. TOF çözümü, çevre güvenliği ve endüstriyel güvenlik gibi farklı mesafelerdeki güvenliğe uygulanabilir. Teknik prensibi basit olup olgunluğu yüksektir. Aynı zamanda, puls lazer emisyonu, alımı ve işlenmesi için ilgili olgun modül bileşenleri ve özel işleme çipleri bulunmaktadır. Ayrıca, pazar talebini kolayca karşılayabilecek, tarama yöntemlerini birleştiren çok sayıda olgun TOF çözümü ve bileşeni halihazırda mevcuttur. Çoğu Lidar bu teknik mekanizmayı kullanır. Ancak hâlâ acilen çözülmesi gereken pek çok sorun var: Birincisi, parazit önlemenin zayıf olması ve doğrudan tespit yoluyla yankı sinyalleri elde etme yöntemi, güvenlik riskleri oluşturan ortam ışığı girişimine karşı hassastır; ikincisi ise düşük algılama hassasiyeti ve yüksek darbe gücüdür. Cihaz performansı ve insan gözü güvenliği için daha yüksek gereksinimler öne sürüyor; üçüncüsü her türlü hava koşulunda çalışma sorunudur. Bu yöntem yağmur, sis, kar gibi kötü hava koşullarından kolaylıkla etkilenir. Farklı güvenlik lidarı üreticileri ilgili çözümler önermiştir. Bunların arasında Beixing Photon TF03 güvenlik lidarı, çoklu yankı teknolojisini kullanıyor ve zorlu dış ortamlarda güvenilir algılama sağlamak için dış mekandaki güçlü ışık ve yağmur, kar ve sis ortamları için dengeleme algoritmalarını birleştiriyor.

Şekil 1 Darbeli TOF LiDAR'ın şeması

AMCW tespiti doğrudan darbe tespitinden farklıdır. Sürekli bir lazer sinyali yayar ve lazer emisyon sinyalinin genliğini modüle eder. Mesafe, yankı sinyali ile emisyon sinyali arasındaki faz farkının tespit edilmesiyle ölçülür. Prensip Şekil 2'de gösterilmektedir. AMCW genellikle onlarca metreden yüzlerce metreye kadar algılama mesafeleri gibi kısa ila orta mesafeler için uygundur. Benzersiz algılama yöntemi, katı hal alan dizilerinin flaş taramasının gerçekleştirilmesine yardımcı olur. Aynı zamanda faz bazlı menzil doğruluğu yüksektir ve genellikle milimetre seviyesine ulaşır.

Şekil 2 AMCW LiDAR şeması

FMCW tespiti, lazeri modüle etmek için doğrusal frekans modülasyon sinyallerini kullanır ve yansıyan ışık sinyali ile yerel osilatör ışık sinyali arasındaki anlık frekans farkını karşılaştırarak hedef mesafe bilgisini ve anlık hızı elde eder. Prensip Şekil 3'te gösterilmektedir. İlk ikisiyle karşılaştırıldığında göze çarpan avantajı, hedef mesafesini ve Doppler radyal bağıl hızını aynı anda ölçebilmesi, 4D bilgisi sağlayabilmesi, hedef sınıflandırmasına yardımcı olabilmesi ve daha geniş bir uygulama alanına sahip olmasıdır; aynı zamanda Parazite karşı güçlü bir dirence ve daha yüksek hassasiyete sahiptir. Ayrıca bu tespit yöntemi, silikon fotonik ve faz dizi teknolojisi kullanılarak düşük maliyetli seri üretime uygundur ancak mevcut teknolojinin olgunluğu düşüktür ve cihazlar nispeten pahalıdır.

Şekil 3 FMCW LiDAR şeması

Üç kapsamlı çözümün her birinin kendine has özellikleri ve uygulama değeri vardır. Darbeli TOF algılama ve AMCW algılama çözümleriyle karşılaştırıldığında FMCW teknolojisi, teknoloji olgunluğu ve maliyet performansı açısından önemli avantajlara ve büyük bir potansiyele sahiptir. Ancak şu ana kadar FMCW teknik çözümlerinin güvenlik pazarında uygulanmasında hala sorunlar yaşanıyor. Gereken yüksek performanslı bileşenler maliyetlidir ve büyük miktarlarda üretilemez. Yarı iletken teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, çip üzerinde entegre lidar oluşturmak için fotonik entegrasyon teknolojisinin kullanılması gelecekteki gelişimde önemli bir eğilimdir.

İletişim bilgileri:

Herhangi bir fikriniz varsa bizimle konuşmaktan çekinmeyin. Müşterilerimiz nerede olursa olsun ve gereksinimlerimiz ne olursa olsun, müşterilerimize yüksek kalite, düşük fiyat ve en iyi hizmeti sunma hedefimizin takipçisi olacağız.