Una percepción ambiental precisa es crucial para el rendimiento, la seguridad y la fiabilidad en la conducción autónoma, la robótica, el transporte inteligente y la automatización industrial. El LiDAR (detección y medición de distancias por luz) y el radar de ondas milimétricas (mmWave) son dos de las tecnologías de detección más populares. ¿Qué las distingue y cómo elegir la mejor para su aplicación?
El diseño y la eficacia del sistema pueden verse considerablemente afectados por la comprensión de estas distinciones. En este artículo, presentamos un análisis exhaustivo de las funciones, las áreas de fortaleza y las aplicaciones prácticas de estas tecnologías. El texto también incluye enlaces a soluciones de radar Linpowave mmWave relacionadas.
Para conocer las especificaciones detalladas del producto y los casos de uso, visite los productos de radar mmWave de Linpowave .
¿Cómo se utiliza el LiDAR?
El LiDAR utiliza una técnica conocida como Tiempo de Vuelo (ToF) para medir la distancia mediante el envío de pulsos láser y el cronometraje del retorno de la luz reflejada. El LiDAR crea nubes de puntos 3D de alta resolución que representan con precisión las formas, los contornos y las relaciones espaciales de los objetos escaneando una escena.
El LiDAR es perfecto para tareas de mapeo y clasificación detalladas, ya que puede lograr una precisión espacial centimétrica en longitudes de onda del infrarrojo cercano, como 905 nm o 1550 nm. Se utiliza ampliamente en vehículos autónomos para crear mapas precisos de su entorno y facilitar la navegación sofisticada y la evitación de obstáculos.
Sin embargo, la dependencia del LiDAR de la luz presenta desventajas. La lluvia, la niebla, la nieve y el polvo son ejemplos de condiciones atmosféricas que pueden dispersar o absorber los pulsos láser, lo que reduce la precisión de las nubes de puntos. Se requiere una gran potencia de procesamiento para procesar datos densos de nubes de puntos, lo que incrementa los costos del sistema y el consumo de energía.
¿Cómo funciona el radar mmWave?
El radar de ondas milimétricas utiliza ondas electromagnéticas en el rango de frecuencia de 30 a 300 GHz, o aproximadamente de 1 a 10 mm de longitud de onda. A diferencia del LiDAR, este radar utiliza ondas de radio en lugar de luz. El radar de ondas milimétricas utiliza retardos de tiempo, desfases y variaciones de frecuencia Doppler para transmitir estas ondas y analizar las señales reflejadas para determinar la distancia, la velocidad y el ángulo de los objetos.
La fiabilidad del radar de ondas milimétricas en cualquier condición climática es una de sus principales ventajas. El radar es extremadamente resistente en circunstancias difíciles, ya que las ondas de radio de banda milimétrica son mucho más eficaces que las señales ópticas para penetrar la lluvia, la niebla, el polvo y otros contaminantes ambientales. Además, el radar puede medir directamente la velocidad radial de los objetos en movimiento, proporcionando información precisa sobre la velocidad en tiempo real.
Los radares de ondas milimétricas de Linpowave utilizan un diseño de vanguardia a nivel de chip para ofrecer soluciones de detección compactas, de bajo consumo y económicas, ideales para infraestructuras inteligentes, aplicaciones automotrices e industriales. Más información en los productos de radar de ondas milimétricas de Linpowave .
Diferencias importantes en la tecnología
Robustez climática versus resolución espacial
El LiDAR es único porque puede generar nubes de puntos 3D de alta densidad que permiten un mapeo ambiental de grano fino y un reconocimiento complejo de objetos. Por ello, el LiDAR es especialmente útil en entornos donde es esencial comprender la ubicación y la forma de los objetos.
El radar de ondas milimétricas, por otro lado, proporciona una detección fiable en condiciones de baja visibilidad. Su potencia para medir la velocidad añade un nivel adicional de conocimiento de la situación, y sus longitudes de onda de radio más largas se ven menos afectadas por la iluminación, el polvo y las condiciones meteorológicas.
Rango y precisión de la medición
En circunstancias ideales, los sistemas LiDAR suelen funcionar bien en un rango de 50 a 500 metros; la precisión depende de la potencia del láser y del diseño del sensor. El seguimiento fiable a larga distancia y el análisis de movimiento son posibles gracias a la capacidad de los sistemas de radar para detectar objetos a 50-300 metros en cualquier condición climática.
Consideraciones sobre el procesamiento de datos y los costos
Los conjuntos de datos de gran envergadura generados por el LiDAR requieren un procesamiento exhaustivo para su segmentación y clasificación, lo que incrementa los costos del sistema y los requisitos computacionales. Dado que el radar de ondas milimétricas produce datos más eficientes, principalmente alcance, ángulo y velocidad, requiere menos potencia de procesamiento y permite un despliegue a gran escala a un costo razonable.
Aplicaciones y casos de uso
Conducción autónoma
El LiDAR se utiliza frecuentemente en sistemas autónomos para facilitar el reconocimiento de objetos de alta precisión y generar mapas 3D complejos. Gracias a la alta eficiencia del radar de ondas milimétricas en la detección a larga distancia y el seguimiento de la velocidad, las funciones de seguridad, como el control de crucero adaptativo y la prevención de colisiones, funcionan de forma fiable incluso con mal tiempo. Para mejorar la robustez, muchos sistemas de percepción actuales emplean la fusión de sensores, que combina el LiDAR con el radar y las cámaras. Los módulos de radar de Linpowave están diseñados para integrarse en estos sistemas fusionados, lo que proporciona un rendimiento fiable en diversas situaciones de conducción. Obtenga más información en las soluciones de Linpowave .
Robótica y vehículos aéreos no tripulados
El LiDAR permite a los drones y robots localizar y mapear con precisión entornos complejos. Por otro lado, el radar de ondas milimétricas es perfecto para aplicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV) en exteriores e industriales, ya que ofrece una detección fiable de obstáculos en entornos con humo, polvo o poca visibilidad.
Automatización industrial e infraestructura inteligente
El LiDAR es útil en entornos industriales para la planificación de la automatización de almacenes y la medición precisa de objetos. El radar de ondas milimétricas ofrece un rendimiento excepcional en entornos hostiles, detección de proximidad y detección de nivel de material. El radar complementa la función del LiDAR en la cartografía urbana precisa en ciudades inteligentes, permitiendo el seguimiento continuo de vehículos y la monitorización del tráfico en cualquier condición climática. Consulte los recursos técnicos de Linpowave.
Cómo elegir entre LiDAR y radar de ondas milimétricas
La aplicación determina el sensor apropiado a utilizar:
Si el reconocimiento preciso de objetos y el mapeo 3D de alta resolución son importantes y el entorno está bajo control, entonces opte por LiDAR.
Si necesita una medición de velocidad precisa, una detección confiable en todas las condiciones climáticas y una implementación económica, elija un radar de ondas milimétricas.
Cuando se necesitan redundancia, adaptabilidad ambiental y rendimiento crítico para la seguridad, utilice ambos en sistemas de fusión de sensores.
Linpowave proporciona instrucciones para incorporar el radar mmWave en arquitecturas de fusión de sensores y sistemas de percepción más generales.
En conclusión
Tanto el radar de ondas milimétricas como el LiDAR comparten ventajas y son componentes esenciales de los sistemas de detección contemporáneos. Mientras que el radar de ondas milimétricas proporciona una detección fiable en cualquier condición meteorológica y una medición precisa de la velocidad a un menor coste, el LiDAR proporciona datos espaciales 3D de alta fidelidad, perfectos para el mapeo y la clasificación exhaustivos. La combinación de estas tecnologías da como resultado sistemas de sensores robustos capaces de percibir situaciones del mundo real con fiabilidad.