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.