Die LiDAR-Hardware besteht aus vier Hauptmodulen: Sende-, Empfänger-, Strahlsteuerungs- und Steuerungs-/Verarbeitungsmodul. (Bild: IdTechEx)
Die dreidimensionale Lichtdetektion und Entfernungsbestimmung (LiDAR) ist eine Fernerkundungsmethode, die Laserlicht nutzt, um präzise 3D-Karten der Umgebung zu erstellen. Dafür sendet Lidar Laserstrahlen aus und misst die Zeit, die die Strahlen benötigen, um von Objekten reflektiert zu werden und zum Sensor zurückzukehren. Diese Messungen ermöglichen eine detaillierte 3D-Ansicht der Umgebung. Diese Technologie bietet eine hohe Winkelauflösung und lange Erkennungsreichweiten, was sie besonders wertvoll für autonome Fahrzeuge macht. Hier zeigen wir, welche Komponenten genau in einem LiDAR-Sensor stecken.
Wie funktioniert das Sendemodul im LiDAR-System?
Das Sendemodul sendet Laserimpulse in Richtung der Zielszene. Verschiedene Laserquellen, wie solche mit Wellenlängen von 905 nm und 1550 nm, bieten unterschiedliche Vorteile in Bezug auf Kosteneffizienz und Sicherheit. Die Wahl der Laserquelle beeinflusst die Gesamtleistung und die Kosten des LiDAR-Systems erheblich.
Welche Rolle spielt das Empfängermodul?
Das Empfängermodul empfängt die reflektierten Laserimpulse und wandelt sie in elektrische Signale zur weiteren Verarbeitung um. Fortschritte wie Single Photon Avalanche Diode (SPAD) und Silicon Photomultiplier (SiPM) haben die Empfindlichkeit und Erkennungsfähigkeit verbessert, was besonders für Langstreckenscanning und Objekterkennung wichtig ist.
Was ist das Strahlsteuerungsmodul und warum ist es wichtig?
Das Strahlführungsmodul lenkt die emittierten Laserpulse präzise und ermöglicht so die Abtastung des Zielbereichs. Verschiedene Techniken wie mechanisches Scannen, MEMS-basiertes Scannen und optisches Phased-Array (OPA) bieten unterschiedliche Vorteile. Diese Innovationen sind entscheidend für die Leistungsfähigkeit von LiDAR und seine Anwendung in verschiedenen Bereichen. Die Strahlsteuerung hat einen großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit von LiDAR-Systemen und die Gleichmäßigkeit der erzeugten Punktwolken. Sie kann einen erheblichen Anteil der LiDAR-Kosten ausmachen, insbesondere bei Systemen mit rotierenden 2D-Spiegeln.
Wie funktioniert das Steuerungs-/Verarbeitungsmodul?
Das Steuerungsmodul steuert den Betrieb des LiDAR-Systems, einschließlich algorithmischer Verarbeitung und Dateninterpretation. Durch fortschrittliche Signalverarbeitungsalgorithmen werden Punktwolkenmodelle aus den Rohsensordaten erstellt, die eine genaue räumliche Kartierung und Objekterkennung ermöglichen. Dieser Bereich bietet ebenfalls großes Potenzial zur Kostenreduktion.
Warum ist die Weiterentwicklung der LiDAR-Komponenten wichtig?
Für viele LiDAR-Systeme nehmen die Transceiver einen großen Teil der Gerätekosten ein und bieten großes Potenzial für weitere Kostensenkungen. Trends zeigen eine höhere Integration und Miniaturisierung, Photonik auf Chips und eine zunehmende Beliebtheit von abstimmbaren Lasern für bevorzugte Erkennungsmethoden. Langfristig hängt die Leistungssteigerung und Kostenreduktion mehr von Halbleiterproblemen als von optischen Problemen ab.