Точное восприятие окружающей среды имеет решающее значение для производительности, безопасности и надежности в автономном вождении, робототехнике, интеллектуальном транспорте и промышленной автоматизации. LiDAR (лазерное сканирование) и миллиметровый радар — две наиболее популярные технологии обнаружения. Чем они отличаются друг от друга и как выбрать наилучшую технологию для вашего применения?
Понимание этих различий может существенно повлиять на проектирование и эффективность системы. В данной статье мы представляем подробный анализ функций, сильных сторон и практического применения этих технологий. Текст также содержит ссылки на аналогичные решения Linpowave для миллиметровых волн.
Подробные технические характеристики и примеры применения продукции можно найти на странице продукции Linpowave mmWave Radar .
Как использовать LiDAR?
LiDAR использует метод измерения расстояния по времени пролета (Time-of-Flight, ToF) путем отправки лазерных импульсов и измерения времени, необходимого для возвращения отраженного света. LiDAR создает трехмерные облака точек высокого разрешения, которые точно отображают формы объектов, контуры и пространственные взаимоотношения путем сканирования сцены.
Технология LiDAR идеально подходит для детального картографирования и классификации, поскольку позволяет достигать пространственной точности на уровне сантиметров в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, например, 905 нм или 1550 нм. Она широко используется в беспилотных автомобилях для создания точных карт окружающей среды, а также для обеспечения сложной навигации и предотвращения столкновений с препятствиями.
Однако зависимость LiDAR от света имеет свои недостатки. Дождь, туман, снег и пыль — это примеры атмосферных условий, которые могут рассеивать или поглощать лазерные импульсы, снижая точность облаков точек. Для обработки плотных данных облака точек требуется значительная вычислительная мощность, что увеличивает стоимость системы и энергопотребление.
Как работает радар миллиметрового диапазона?
В миллиметровом радаре используются электромагнитные волны в диапазоне частот 30–300 ГГц, или примерно 1–10 мм по длине волны. В отличие от лидара, он использует радиоволны, а не свет. Миллиметровый радар использует задержки по времени, фазовые сдвиги и доплеровские колебания частоты для передачи этих волн и анализа отраженных сигналов с целью определения расстояния до объекта, его скорости и угла.
Одним из главных преимуществ миллиметрового радара является его всепогодная надежность. Радар чрезвычайно устойчив в сложных условиях, поскольку радиоволны миллиметрового диапазона гораздо эффективнее оптических сигналов проникают сквозь дождь, туман, пыль и другие факторы окружающей среды. Кроме того, радар может напрямую измерять радиальную скорость движущихся объектов, предоставляя точную информацию о скорости в реальном времени.
В радарных устройствах миллиметрового диапазона от Linpowave используется передовая технология проектирования на уровне микросхем, что позволяет создавать компактные, энергоэффективные и экономичные решения для обнаружения объектов, подходящие для интеллектуальной инфраструктуры, автомобильной промышленности и промышленного применения. Узнайте больше о радарных устройствах миллиметрового диапазона от Linpowave .
Важные различия в технологиях
Устойчивость к погодным условиям против пространственного разрешения
Уникальность LiDAR заключается в возможности создания высокоплотных трехмерных облаков точек, позволяющих проводить детальное картирование окружающей среды и распознавание сложных объектов. Благодаря этому LiDAR особенно полезен в условиях, когда крайне важно понимать расположение и форму объектов.
Радар миллиметрового диапазона, с другой стороны, обеспечивает надежное обнаружение в условиях плохой видимости. Его способность измерять скорость добавляет дополнительный уровень ситуационной осведомленности, а более длинные радиоволны менее подвержены влиянию молний, пыли и погодных условий.
Диапазон и точность измерений
В идеальных условиях системы LiDAR обычно хорошо работают в диапазоне 50–500 метров; точность зависит от мощности лазера и конструкции датчика. Надежное отслеживание на больших расстояниях и анализ движения обеспечиваются способностью радиолокационных систем обнаруживать объекты на расстоянии 50–300 метров при любых погодных условиях.
Обработка данных и вопросы стоимости
Обширные наборы данных, получаемые с помощью лидара, требуют сложной обработки для сегментации и классификации, что увеличивает стоимость системы и вычислительные мощности. Поскольку миллиметровый радар обеспечивает более эффективные данные, в основном дальность, угол и скорость, он требует меньшей вычислительной мощности и позволяет осуществлять крупномасштабное развертывание по разумной цене.
Приложения и варианты использования
Автономное вождение
Лидар часто используется в автономных системах для обеспечения высокоточной идентификации объектов и создания сложных 3D-карт. Благодаря высокой эффективности миллиметрового радара в обнаружении объектов на больших расстояниях и отслеживании скорости, такие функции безопасности, как адаптивный круиз-контроль и система предотвращения столкновений, работают надежно даже в плохую погоду. Для повышения надежности многие современные системы восприятия используют слияние данных с датчиков, объединяя лидар с радаром и камерами. Радарные модули от Linpowave разработаны для интеграции в такие системы, обеспечивая надежную работу в различных дорожных условиях. Узнайте больше на странице решений Linpowave .
Робототехника и БПЛА
Технология LiDAR позволяет дронам и роботам точно определять местоположение и составлять карты сложных сред. В то же время, радар миллиметрового диапазона идеально подходит для использования в беспилотных летательных аппаратах на открытом воздухе и в промышленности, поскольку обеспечивает надежное обнаружение препятствий в условиях дыма, пыли или плохой видимости.
Промышленная автоматизация и интеллектуальная инфраструктура
LiDAR полезен в промышленных условиях для планирования автоматизации складов и точного измерения объектов. Радар миллиметрового диапазона демонстрирует исключительно хорошие результаты в суровых условиях, при обнаружении приближения и измерении уровня материалов. Радар дополняет функцию LiDAR в точном картографировании городов, обеспечивая непрерывное отслеживание транспортных средств и мониторинг дорожного движения в любых погодных условиях. См. технические ресурсы Linpowave.
Как выбрать между LiDAR и миллиметровым радаром
Приложение определяет, какой датчик следует использовать:
Если важны точное распознавание объектов и высокоточное 3D-картирование, а окружающая среда находится под контролем, то выбирайте LiDAR.
Если вам требуется точное измерение скорости, надежное обнаружение в любых погодных условиях и экономичное развертывание, выбирайте радар миллиметрового диапазона.
Когда необходимы резервирование, адаптивность к окружающей среде и критически важные для безопасности характеристики, используйте оба этих параметра в системах объединения данных с датчиков.
Компания Linpowave предоставляет инструкции по интеграции миллиметрового радара в архитектуры объединения данных с датчиков и более общие системы восприятия.
В заключение
Радар миллиметрового диапазона и лидар обладают взаимодополняющими преимуществами и являются важными компонентами современных сенсорных систем. Радар миллиметрового диапазона обеспечивает надежное обнаружение в любых погодных условиях и точное измерение скорости при меньших затратах, а лидар предоставляет высокоточные трехмерные пространственные данные, идеально подходящие для детального картографирования и классификации. Сочетание этих технологий позволяет создавать надежные сенсорные системы, способные достоверно воспринимать ситуации в реальном мире.