Лидар (Lidar)

Самоуправляемый автомобиль Cruise Automation с пятью лидарами Velodyne на крыше

Лидар — это метод определения дальности (переменного расстояния) путем наведения лазера на объект или поверхность и измерения времени, за которое отраженный свет возвращается к приемнику. Его также можно использовать для создания цифровых трехмерных изображений областей на поверхности Земли и океанского дна в приливной и прибрежной зонах путем изменения длины волны света. Он имеет наземное, бортовое и мобильное приложения.

LiDAR - это аббревиатура от "light detection and ranging" (англ. «обнаружение света и дальность») или «лазерная визуализация, обнаружение и дальность». Иногда его называют трехмерным лазерным сканированием, представляющим собой особую комбинацию трехмерного сканирования и лазерного сканирования.

Лидар обычно используется для создания карт с высоким разрешением с приложениями в геодезии, геоматике, археологии, географии, геологии, геоморфологии, сейсмологии, лесном хозяйстве, физике атмосферы, лазерном наведении, бортовом лазерном картографировании (ALSM) и лазерной альтиметрии. Он также используется в управлении и навигации для некоторых автономных автомобилей и для вертолета Ingenuity во время его рекордных полетов над территорией Марса.

Автономные транспортные средства

Автономные транспортные средства могут использовать лидар для обнаружения препятствий и их обхода, чтобы безопасно перемещаться по окружающей среде. Внедрение лидара стало ключевым событием, которое стало ключевым фактором для Стэнли, первого автономного транспортного средства, успешно завершившего Гранд-вызов DARPA. Выход облака точек от лидарного датчика предоставляет необходимые данные для программного обеспечения робота, чтобы определить, где в окружающей среде существуют потенциальные препятствия и где находится робот по отношению к этим потенциальным препятствиям. Сингапурский альянс исследований и технологий Сингапура и Массачусетского технологического института (SMART) активно разрабатывает технологии для автономных лидарных транспортных средств.

Самые первые поколения автомобильных адаптивных систем круиз-контроля использовали только лидарные датчики.

Обнаружение объектов для транспортных систем В транспортных системах для обеспечения безопасности транспортных средств и пассажиров, а также для разработки электронных систем, обеспечивающих помощь водителю, крайне важно понимать транспортное средство и окружающую его среду. Лидарные системы играют важную роль в обеспечении безопасности транспортных систем. Многие электронные системы, которые помогают водителю и повышают безопасность автомобиля, такие как адаптивный круиз-контроль (ACC), система помощи при экстренном торможении и антиблокировочная тормозная система (ABS), зависят от обнаружения окружающей среды автомобиля и действуют автономно или полуавтономно. Лидарное картирование и оценка достигают этого.

Обзор основ: Современные лидарные системы используют вращающиеся шестиугольные зеркала, которые разделяют лазерный луч. Три верхних луча используются для обнаружения транспортных средств и препятствий впереди, а нижние лучи используются для обнаружения разметки полосы движения и особенностей дороги. Основное преимущество использования лидара заключается в том, что получается пространственная структура, и эти данные могут быть объединены с другими датчиками, такими как радар и т. д., чтобы получить лучшее представление об окружающей среде транспортного средства с точки зрения статических и динамических свойств объектов, присутствующих в пространстве. Окружающая среда. И наоборот, серьезной проблемой лидара является сложность восстановления данных облака точек в плохих погодных условиях. Например, во время сильного дождя световые импульсы, излучаемые лидарной системой, частично отражаются от капель дождя, что добавляет к данным шум, называемый «эхо».

Ниже упомянуты различные подходы к обработке лидарных данных и их использованию вместе с данными других датчиков посредством слияния датчиков для определения условий окружающей среды транспортного средства.

Обнаружение препятствий и распознавание дорожной обстановки с помощью лидара

Этот метод, предложенный Kun Zhou et al. не только фокусируется на обнаружении и отслеживании объектов, но также распознает разметку полосы движения и особенности дороги. Как упоминалось ранее, лидарные системы используют вращающиеся шестиугольные зеркала, которые разделяют лазерный луч на шесть лучей. Верхние три уровня используются для обнаружения движущихся впереди объектов, таких как автомобили и придорожные объекты. Датчик изготовлен из атмосферостойкого материала. Данные, обнаруженные лидаром, группируются в несколько сегментов и отслеживаются фильтром Калмана. Кластеризация данных здесь выполняется на основе характеристик каждого сегмента на основе модели объекта, которые различают разные объекты, такие как транспортные средства, вывески и т. д. Эти характеристики включают в себя размеры объекта и т. д. Отражатели на задних краях транспортных средств используются для отличать транспортные средства от других объектов. Отслеживание объектов выполняется с использованием двухступенчатого фильтра Калмана, учитывающего стабильность отслеживания и ускоренное движение объектов. Дорожная разметка определяется с помощью модифицированного метода Otsu путем различения шероховатых и блестящих поверхностей.

Преимущества

Придорожные отражатели, обозначающие границу полосы движения, иногда по разным причинам скрыты. Следовательно, для распознавания дорожной границы необходима другая информация. Лидар, используемый в этом методе, может измерять отражательную способность объекта. Следовательно, с помощью этих данных также можно распознать границу дороги. Также использование датчика с атмосферостойкой головкой помогает обнаруживать объекты даже в плохих погодных условиях. Хорошим примером является модель высоты навеса до и после наводнения. Лидар может обнаруживать подробные данные о высоте навеса, а также его границу дороги.

Лидарные измерения помогают выявить пространственную структуру препятствия. Это помогает различать объекты по размеру и оценивать последствия наезда на них.

Лидарные системы обеспечивают лучшую дальность и большое поле зрения, что помогает обнаруживать препятствия на поворотах. Это одно из основных преимуществ по сравнению с радарными системами, которые имеют более узкое поле зрения. Объединение лидарных измерений с различными датчиками делает систему надежной и полезной в приложениях реального времени, поскольку системы, зависящие от лидара, не могут оценивать динамическую информацию об обнаруженном объекте.

Было показано, что лидаром можно манипулировать, так что беспилотные автомобили обманом заставляют уклоняться.


 





Популярные статьи