फायदे और नुकसान क्या हैं? त्रिभुज और TOF लिडार विश्लेषण!

इसके फायदे और नुकसान क्या हैं? त्रिभुज और TOF लिडार विश्लेषण!

कई स्मार्ट उपकरणों के कोर सेंसर के रूप में, लिडार का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। आज, हम अक्सर मानव रहित वाहनों, सेवा रोबोटों, एजीवी फोर्कलिफ्ट, बुद्धिमान सड़क प्रशासन और परिवहन, और स्वचालित उत्पादन लाइनों में लिडार देख सकते हैं, जो आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस उद्योग श्रृंखला में अपनी अपरिहार्य स्थिति दिखाने के लिए पर्याप्त है।

जहां तक बाजार पर मुख्यधारा के लिडार उत्पादों का सवाल है, पर्यावरण का पता लगाने और नक्शा निर्माण के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले रडार को तकनीकी मार्गों के अनुसार मोटे तौर पर दो श्रेणियों में बांटा जा सकता है । एक है TOF (उड़ान का समय) रडार और दूसरा है यह एक त्रिकोणीय रडार है । मेरा मानना है कि कई लोगों को इन दो शब्दों से परिचित हैं, लेकिन अगर आप कहना चाहते है कि क्या इन दो समाधान बेहतर है या सिद्धांत, प्रदर्शन, लागत, और आवेदन के मामले में बदतर है, साथ ही साथ उनके पीछे कारण, शायद हर कोई कम या ज्यादा है । शक। आज संपादक कुछ सुझाव देंगे और इन मुद्दों का विश्लेषण करेंगे।

1. सिद्धांत

त्रिभुज विधि का सिद्धांत नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है। लेजर लेजर लाइट उत्सर्जित करता है। ऑब्जेक्ट को विकिरणित करने के बाद, परावर्तित प्रकाश रैखिक सीसीडी द्वारा प्राप्त होता है। चूंकि लेजर और डिटेक्टर एक निश्चित दूरी से अलग हो जाते हैं, इसलिए ऑप्टिकल पथ के अनुसार सीसीडी पर विभिन्न दूरी पर वस्तुओं को चित्रित किया जाएगा। विभिन्न स्थानों। त्रिकोणमितीय सूत्र के अनुसार गणना करने पर मापी गई वस्तु की दूरी निकाली जा सकती है।

बस सिद्धांत को देखो, क्या आपको लगता है कि यह काफी सरल है?

चित्रा 1. त्रिभुज का सिद्धांत

हालांकि, TOF का सिद्धांत सरल है। जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, लेजर एक लेजर पल्स उत्सर्जित करता है, और उत्सर्जन का समय टाइमर द्वारा दर्ज किया जाता है, रिटर्न लाइट रिसीवर द्वारा प्राप्त होती है, और वापसी का समय टाइमर द्वारा दर्ज किया जाता है। प्रकाश के "उड़ान का समय" प्राप्त करने के लिए दो बार घटाया जाता है, और प्रकाश की गति स्थिर होती है, इसलिए गति और समय ज्ञात होने के बाद दूरी की आसानी से गणना की जा सकती है।

चित्रा 2। TOF सिद्धांत लेकर

अफ़सोस की बात है कि अगर सब कुछ याद रखने जितना सरल होगा तो दुनिया अद्भुत होगी। इन दोनों योजनाओं के विशिष्ट कार्यान्वयन में अपनी चुनौतियां होंगी, लेकिन इसकी तुलना में, TOF को दूर करने के लिए स्पष्ट रूप से अधिक कठिनाइयां हैं ।

TOF रडार की प्राप्ति में मुख्य कठिनाइयां हैं:

पहला समय का मुद्दा है । TOF योजना में, दूरी माप समय माप पर निर्भर करता है। लेकिन प्रकाश की गति बहुत तेज है, इसलिए सटीक दूरी प्राप्त करने के लिए, समय प्रणाली के लिए आवश्यकताएं बहुत अधिक हो जाती हैं। डेटा का एक टुकड़ा यह है कि लिडार को 1 सेमी की दूरी को मापने की आवश्यकता है, और इसी समय अवधि लगभग 65ps है। जो छात्र विद्युत विशेषताओं से थोड़ा परिचित हैं, उन्हें पता होना चाहिए कि सर्किट सिस्टम के पीछे इसका क्या मतलब है।

दूसरा पल्स सिग्नल का प्रोसेसिंग है। दो भाग हैं:

एक लेजर है: डेल्टा रडार में, लेजर ड्राइविंग के लिए लगभग कोई आवश्यकता नहीं है। क्योंकि माप लेजर गूंज की स्थिति पर निर्भर करता है, केवल एक निरंतर प्रकाश उत्सर्जन करने के लिए आवश्यक है। लेकिन TOF काम नहीं करता है। न केवल यह एक स्पंदित लेजर की आवश्यकता है, लेकिन गुणवत्ता भी बुरा नहीं है। वर्तमान में, TOF रडार के निवर्तमान प्रकाश की पल्स चौड़ाई कुछ नैनोसेकंड के बारे में है, और बढ़ती बढ़त के रूप में संभव के रूप में तेजी से होना आवश्यक है । इसलिए, प्रत्येक उत्पाद की लेजर ड्राइविंग योजना भी उच्च और कम अंक हैं।

दूसरा रिसीवर है । आम तौर पर, इको टाइम पहचान वास्तव में बढ़ती बढ़त की समय पहचान है। इसलिए, इको सिग्नल को संसाधित करते समय, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि सिग्नल जितना संभव हो विकृत न हो। इसके अलावा, भले ही सिग्नल विकृत न हो, क्योंकि इको सिग्नल एक आदर्श वर्ग तरंग नहीं हो सकता है, इसलिए एक ही दूरी पर विभिन्न वस्तुओं की माप भी सामने के किनारे को बदलने का कारण बनेगी। उदाहरण के लिए, एक ही स्थिति में श्वेत पत्र और काले कागज की माप नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाए गए दो इको सिग्नल प्राप्त कर सकती है, और समय माप प्रणाली को यह मापना चाहिए कि दो सामने के किनारे एक ही समय में हैं (क्योंकि दूरी एक ही दूरी है), जिसके लिए विशेष उपचार की आवश्यकता होती है।

चित्र 3। विभिन्न परावर्तन के साथ गूंज संकेतों का अंतर

इसके अलावा, प्राप्त अंत में सिग्नल संतृप्ति और शोर फर्श प्रसंस्करण जैसी समस्याओं का भी सामना करना पड़ता है, जिसे मुश्किल कहा जा सकता है।

दूसरा, प्रदर्शन पीके, कारण जानने, जानने के क्यों?

यह कहने के बाद कि, वास्तव में, डाउनस्ट्रीम उपयोगकर्ताओं की दृष्टि से, आपको परवाह नहीं है कि इसे लागू करना आसान है या मुश्किल है। उपयोगकर्ता दो अंक से अधिक कुछ नहीं देखते हैं: प्रदर्शन और कीमत। मुझे पहले प्रदर्शन के बारे में बात करते हैं । अगर ज्यादातर लोग हैं, जो इस उद्योग को पता है कि TOF रडार प्रदर्शन में त्रिकोण रडार से बेहतर है । लेकिन इसके पीछे के विशिष्ट पहलू और क्या कारण हैं?

दूरी मापने

सिद्धांत रूप में, TOF रडार लंबी दूरी को माप सकता है । वास्तव में, कुछ अवसरों में है कि दूरी माप की आवश्यकता है, जैसे ड्राइवरलेस कार अनुप्रयोगों, लगभग सभी TOF रडार । त्रिभुज रडार दूर तक उपाय नहीं कर सकता है के कई कारण हैं । पहला, यह सिद्धांत रूप में सीमित है । वास्तव में, चित्र 1 को ध्यान से देखना मुश्किल नहीं है। त्रिभुज रडार द्वारा मापा वस्तु आगे, सीसीडी पर स्थिति अंतर छोटा है। एक निश्चित दूरी से अधिक होने के बाद, सीसीडी शायद ही भेद कर सकता है। दूसरा यह है कि त्रिकोणीय रडार TOF रडार की तरह एक उच्च संकेत से शोर अनुपात प्राप्त नहीं कर सकते । TOF स्पंदित लेजर नमूना का उपयोग करता है और परिवेश प्रकाश के प्रभाव को कम करने के लिए देखने के क्षेत्र को कड़ाई से नियंत्रित कर सकते हैं। लंबी दूरी के माप के लिए ये आवश्यकताएं हैं ।

बेशक, दूरी का मतलब पूर्ण गुणवत्ता नहीं है, यह विशिष्ट उपयोग परिदृश्यों पर निर्भर करता है।

सैंपलिंग रेट

जब लिडार पर्यावरण को दर्शाता है, तो यह एक बिंदु क्लाउड छवि को आउटपुट करता है। बिंदु क्लाउड माप की संख्या जो प्रति सेकंड पूरी की जा सकती है, नमूना दर है। एक निश्चित गति के मामले में, नमूना दर छवि के प्रत्येक फ्रेम में बिंदु बादलों की संख्या और बिंदु बादलों के कोणीय संकल्प को निर्धारित करता है। कोणीय संकल्प जितना अधिक होगा और बिंदु बादलों की संख्या उतनी ही अधिक होगी, छवि आसपास के वातावरण को दर्शाती है।

जहां तक बाजार पर उत्पादों का संबंध है, त्रिभुज रडार की नमूना दर आम तौर पर 20k से नीचे है, जबकि TOF रडार उच्च प्राप्त कर सकता है (उदाहरण के लिए, स्टार-सेकंड TOF रडार PAVO 100k तक की नमूना दर तक पहुंच सकता है)। इसका कारण यह है कि TOF को माप को पूरा करने के लिए केवल एक हल्की नब्ज की आवश्यकता होती है, और वास्तविक समय विश्लेषण भी जल्दी से प्रतिक्रिया दे सकता है। लेकिन तीन

करने के लिए

कोणीय रडार के लिए आवश्यक गणना प्रक्रिया लंबी है।

चित्र 4. एक ही स्थान पर वस्तुओं के लिए विभिन्न नमूना दरों के इमेजिंग प्रभाव

(ए): कम नमूना दर बिंदु बादल पैटर्न; (ख): उच्च नमूना दर बिंदु बादल पैटर्न (PAVO)

परिशुद्धता

लिडार अनिवार्य रूप से एक दूरी मापने वाला उपकरण है, इसलिए दूरी माप सटीकता निस्संदेह मुख्य संकेतक है। इस बिंदु पर, त्रिकोणमिति की सटीकता करीब दूरी पर बहुत अधिक है, लेकिन जैसे ही दूरी आगे और आगे हो जाती है, इसके माप की सटीकता बदतर और बदतर हो जाएगी। इसका कारण यह है कि त्रिकोणमिति का माप कोण से संबंधित है, और दूरी में वृद्धि के साथ, कोण अंतर छोटा और छोटा हो जाएगा। इसलिए, त्रिकोणीय रडार आमतौर पर सटीकता (आम जैसे 1%) अंकन करते समय प्रतिशत अंकन का उपयोग करता है, फिर 20 मीटर की दूरी पर अधिकतम त्रुटि 20 सेमी है। TOF रडार उड़ान के समय पर निर्भर करता है, और समय माप सटीकता लंबाई में वृद्धि के साथ काफी नहीं बदलता है । इसलिए, अधिकांश TOF रडार मीटर के दसियों की माप सीमा के भीतर कई सेंटीमीटर की सटीकता बनाए रख सकते हैं।

स्पीड (फ्रेम रेट)

यांत्रिक रडार में, छवि फ्रेम दर मोटर की गति से निर्धारित होती है। जहां तक बाजार पर वर्तमान में दो आयामी लिडार का सवाल है, त्रिकोणीय रडार की अधिकतम गति आमतौर पर 20Hz से नीचे होती है, जबकि TOF रडार लगभग 30Hz-50Hz को प्राप्त कर सकता है । आम तौर पर, त्रिकोणीय रडार आमतौर पर ऊपरी और निचले विभाजित निकायों की संरचना को अपनाता है, यानी, ऊपरी हिस्सा लेजर उत्सर्जन, स्वागत और संग्रह के लिए जिम्मेदार है, और निचला हिस्सा मोटर ड्राइविंग और बिजली की आपूर्ति के लिए जिम्मेदार है। जरूरत से ज्यादा भारी गति घटक उच्च गति को सीमित करते हैं। TOF रडार आमतौर पर एक एकीकृत अर्द्ध ठोस संरचना को गोद ले, और मोटर केवल दर्पण ड्राइव करने की जरूरत है, तो मोटर की बिजली की खपत छोटी है, और गति है कि समर्थन किया जा सकता है भी अधिक है ।

बेशक, यहां उल्लिखित गति में अंतर मौजूदा उत्पादों का सिर्फ एक उद्देश्य विश्लेषण है । दरअसल, टीओएफ या ट्राइएंगुलेशन मेथड को अपनाने वाले स्पीड और रडार के बीच कोई जरूरी कनेक्शन नहीं है। मुख्यधारा का मल्टी-लाइन टोफ रडार भी ऊपरी और निचले विभाजन संरचना को अपनाता है। आखिरकार, कोक्सियल संरचना का ऑप्टिकल डिजाइन कई प्रतिबंधों के अधीन है। मल्टी लाइन TOF रडार की गति आम तौर पर 20 हर्ट्ज से नीचे है।

हालांकि, उच्च गति (या उच्च फ्रेम दर) बिंदु क्लाउड इमेजिंग के लिए सार्थक है। उच्च फ्रेम दर उच्च गति से चलती वस्तुओं पर कब्जा करने के लिए अधिक अनुकूल है, जैसे राजमार्गों पर वाहन चलाना । इसके अलावा, जब अपने आप में एक नक्शा निर्माण, चलती रडार नक्शा विकृत हो जाएगा (उदाहरण के लिए, यदि एक स्थिर रडार एक सर्कल के रूप में एक सर्कल स्कैन, तो जब रडार एक सीधी रेखा में चलता है, स्कैन छवि एक अंडाकार हो जाता है) । जाहिर है, हाई स्पीड इस तरह की विकृति के प्रभाव को बेहतर ढंग से कम कर सकती है ।

3. लागत

यदि आप केवल प्रदर्शन तुलना को देखो, ऐसा लगता है कि TOF रडार के प्रदर्शन को पूरी तरह से त्रिकोणीय रडार अभिभूत । हालांकि, उत्पाद प्रतियोगिता सिर्फ प्रदर्शन मापदंडों की प्रतिस्पर्धा नहीं है, उपयोगकर्ता मूल्य, स्थिरता और सेवा की भी परवाह करते हैं।

लागत के मामले में, त्रिकोणीय रडार की वर्तमान लागत TOF रडार की तुलना में कम है, और कम दूरी के त्रिकोणीय रडार की लागत पहले से ही १०० युआन के स्तर पर है । फिलहाल आयातित TOF रडार की कीमत 10 हजार युआन से ज्यादा है। यह कहा जा सकता है कि उच्च कीमत एक महत्वपूर्ण कारक है जो TOF लिडार अनुप्रयोगों के आगे विस्तार को सीमित करता है।

हालांकि, हाल के वर्षों में घरेलू TOF रडार निर्माताओं के उदय के साथ, TOF रडार की लागत बहुत कम कर दिया गया है । आयातित ब्रांडों की तुलना में घरेलू टोफ रडार उत्पादों की कीमत काफी प्रतिस्पर्धी हो गई है । भविष्य में, उत्पादन प्रौद्योगिकी में सुधार और लदान की और वृद्धि के साथ, यह माना जाता है कि TOF रडार की लागत और संकुचित हो जाएगा, और यह त्रिकोणीय रडार के समान स्तर तक छोड़ने के लिए असंभव नहीं है ।

चार, आवेदन परिदृश्य

त्रिकोणीय रडार के दृश्य मुख्य रूप से इनडोर कम दूरी के अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है, और सबसे ठेठ दृश्य व्यापक रोबोट है । एक बड़ी पहचान सीमा (जैसे शॉपिंग मॉल, हवाई अड्डों या स्टेशनों) के साथ दृश्यों में, साथ ही आउटडोर दृश्यों, TOF का अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, यह उल्लेखनीय है कि डेल्टा रडार, जो उजागर और घूर्णन है, धूल और पानी प्रतिरोध के मामले में अपने उत्पादों को बहुत नाजुक बनाता है लायक है । कुछ विशेष अनुप्रयोगों में, जैसे कि कार्यशाला जहां एवीजी कार काम करती है, अक्सर बहुत धूल होती है। पर्यावरण में त्रिकोण रडार की मोटर को नुकसान पहुंचाने में बहुत आसानी होती है। इसके विपरीत, TOF रडार द्वारा अपनाया अर्द्ध ठोस डिजाइन बेहतर सुरक्षा और एक लंबे समय तक काम कर जीवन प्रदान कर सकते हैं ।

चित्रा 5। स्टार-सेकंड TOF लिडार

वर्तमान में घरेलू टोफ रडार तेजी से विकसित हो रहा है। सिंडार द्वारा लॉन्च किया गया 2D सुरक्षा लेजर स्कैनर 20 मीटर की माप दूरी, 100kHz की एक बिंदु क्लाउड दर, 0.036 डिग्री का अधिकतम कोणीय संकल्प और आईपी65 सुरक्षा स्तर तक पहुंच सकता है। इसके आवेदन में मानवरहित ड्राइविंग, रोबोटिक्स, एजीवी, सुरक्षा, सड़क प्रशासन और कई अन्य क्षेत्र शामिल किए गए हैं जो चीन के टीओएफ रडार के उत्कृष्ट प्रतिनिधि हैं ।