חיישן לייזר אבטחה פתרון טווח רדאר

LiDARחיישן לייזר פולט אור לייזר באופן פעיל ויכול להשיג מידע כגון מרחק, כיוון, מהירות וקונטור של מטרה חודרת בדיוק רב וברזולוציה גבוהה. נעשה בו שימוש נרחב בתחומים כמו ביטחון עירוני ואבטחה תעשייתית. מאמר זה מציג בקצרה את יצרני הלידר האבטחה המקומיים והזרים המיינסטרים ואת המפרט הטכני של המוצר שלהם. שילוב הצרכים של יישומי אבטחה שונים, העקרונות, המאפיינים והמצב הנוכחי של lidar במערכות טכניות שונות נדונים משלושה היבטים: סכמת טווח, שיטת סריקה ובחירת מקור אור. לבסוף, מגמות היישום וסיכויי הפיתוח של לידר אבטחה מסוכמים ומצופים. על מנת לענות על הצרכים של יישומי אבטחה לצרכן, אבטחה Lidar תמשיך להתפתח בכיוונים של עלות נמוכה, ביצועים גבוהים, סדרה, מזעור, מצב מוצק, שבבים ושילוב ריבוי מקורות.

על מנת לזהות מידע מטרה, לידר אבטחה יכול לא רק למדוד ישירות את זמן הטיסה של פולסי לייזר, אלא גם לווסת את המשרעת, התדר והפאזה של אות הלייזר הנפלט, ובכך לזהות בעקיפין את מרחק המטרה. על פי שיטת הגילוי, ניתן לחלק את פתרונות טווחי הלידר האבטחה לזמן טיסה פולס (TOF), גל מתמשך מאופנן משרעת (AMCW) וגל מתמשך מאופנן תדר (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) שלושה סוגים.

זיהוי Pulse TOF משתמש באותות אור פועם כאותות זיהוי, ומשיג מידע על מרחק מטרה על ידי מדידה מדויקת של זמן הטיסה של פעימות האור המוחזרות. העיקרון מוצג באיור 1. ניתן ליישם את פתרון ה-TOF על אבטחה במרחקים שונים, כגון אבטחה היקפית ואבטחה תעשייתית. העיקרון הטכני שלו פשוט והבשלות שלו גבוהה. במקביל, ישנם רכיבי מודול בוגרים ושבבי עיבוד ייעודיים עבור פליטת לייזר דופק, קליטה ועיבוד. בנוסף, יש כבר מספר רב של פתרונות ורכיבים TOF בוגרים המשלבים שיטות סריקה, שיכולות לענות בקלות על ביקוש השוק. רוב הלידרים משתמשים במנגנון הטכני הזה. עם זאת, עדיין ישנן בעיות רבות שצריכות להיפתר בדחיפות: הראשונה היא אנטי-הפרעות גרוע, והשיטה להשגת אותות הד על-ידי זיהוי ישיר רגישות להפרעות אור הסביבה, מה שמציב סיכונים בטיחותיים; השני הוא רגישות זיהוי נמוכה ועוצמת דופק גבוהה. הוא מציג דרישות גבוהות יותר לביצועי המכשיר ולבטיחות העין האנושית; השלישית היא בעיית הפעולה בכל מזג אוויר. שיטה זו מושפעת בקלות ממזג אוויר גרוע כגון גשם, ערפל ושלג. יצרני לידר אבטחה שונים הציעו פתרונות תואמים. ביניהם, Beixing Photon TF03 אבטחה lidar משתמשת בטכנולוגיית רב-הד ומשלבת אלגוריתמי פיצוי עבור סביבות אור חזק וגשם, שלג וערפל חיצוניים כדי להבטיח זיהוי אמין בסביבות חיצוניות קשות.

איור 1 סכמטי של TOF LiDAR פועם

זיהוי AMCW שונה מזיהוי דופק ישיר. הוא פולט אות לייזר מתמשך ומאפנן את המשרעת של אות פליטת הלייזר. המרחק נמדד על ידי זיהוי הפרש הפאזה בין אות ההד לאות הפליטה. העיקרון מוצג באיור 2. מוצג. AMCW מתאימה בדרך כלל למרחקים קצרים עד בינוניים, כגון מרחקי זיהוי של עשרות מטרים עד מאות מטרים. שיטת הזיהוי הייחודית שלו תורמת למימוש סריקת הבזק של מערכי שטח מוצק. יחד עם זאת, דיוק הטווח המבוסס על פאזות גבוה, ובדרך כלל מגיע לרמת המילימטר.

איור 2 סכמטי של AMCW LiDAR

זיהוי FMCW משתמש באותות אפנון תדר ליניארי כדי לווסת לייזר, ומשיג מידע על מרחק יעד ומהירות מיידית על ידי השוואת הפרש התדרים המיידי בין אות האור המוחזר לאות האור המתנד המקומי. העיקרון מוצג באיור 3. בהשוואה לשניים הראשונים, היתרון הבולט שלו הוא בכך שהוא יכול למדוד מרחק מטרה ומהירות יחסית רדיאלית דופלר בו-זמנית, יכול לספק מידע 4D, לסייע בסיווג יעדים, ובעל שדה יישום רחב יותר; יש לו גם עמידות חזקה בפני הפרעות ורגישות גבוהה יותר. בנוסף, שיטת זיהוי זו מתאימה לייצור המוני בעלות נמוכה באמצעות פוטוניקת סיליקון וטכנולוגיית מערך שלבים, אך בשלות הטכנולוגיה הנוכחית נמוכה והמכשירים יקרים יחסית.

איור 3 סכמטי של FMCW LiDAR

לכל אחד משלושת הפתרונות המגוונים יש מאפיינים וערך יישום משלו. בהשוואה לפתרונות זיהוי TOF פועם וזיהוי AMCW, לטכנולוגיית FMCW יש יתרונות משמעותיים ופוטנציאל עצום במונחים של בשלות טכנולוגית וביצועי עלות. עם זאת, עד כה, עדיין קיימות בעיות ביישום הפתרונות הטכניים של FMCW בשוק האבטחה. הרכיבים בעלי הביצועים הגבוהים הנדרשים הם יקרים ואינם ניתנים לייצור בכמויות גדולות. עם הפיתוח של טכנולוגיית מוליכים למחצה, שימוש בטכנולוגיית אינטגרציה פוטונית לבניית lidar משולב על-שבב הוא מגמה חשובה בפיתוח עתידי.

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.