Q：LiDARとは何ですか？
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- 2023/8/28
A：
LiDAR は、光検出と測距とも呼ばれ、レーザー、全地球測位システム (GPS)、慣性計測装置 (IMU) の技術を組み合わせてデータを収集し、正確なデジタル標高モデル (DEM) を生成するシステムです。これら 3 つの技術を組み合わせることで、LiDAR はレーザー光線が物体に当たる場所を正確に特定し、センチメートルレベルの測距精度を実現できます。LiDAR の最大の利点は、操作の精度と効率です。
LiDAR は、ターゲットまでの距離や速度などの情報を正確かつ精密に取得したり、ターゲットの画像化を実現したりできます。LiDAR の動作原理は、レーザー ビームがスキャン ユニットを通過してビーム角度の偏差を形成し、ターゲットと相互作用して反射/散乱エコーを生成することです。受信機がアクティブになると、元のパスから反射された光子が受信機に到達できます。受信機は光検出器を介して信号受信を形成し、ターゲットまでの距離や速度などの情報を取得したり、信号処理によって 3 次元画像化を実現したりします。
LiDARは、レーザー発射システム、レーザー受信システム、情報処理システム、スキャンシステムの4つの基本システムで構成されており、これら4つのシステムが連携して、短時間で大量の位置情報を取得し、その情報を使用して3次元モデリングを実現します。
1. レーザー照射システム：レーザー光源はレーザーエミッターを周期的に駆動してレーザーパルスを照射します。レーザー変調器はビームコントローラーを介して照射されるレーザービームの方向と数を制御し、照射されたレーザーは照射光学系を介して対象物に照射されます。
2. レーザー受信システム：光検出器は受信光学系を介して対象物から反射されたレーザーを受信し、受信信号を生成します。
3. 情報処理システム：受信した信号を増幅、処理し、デジタル信号に変換し、情報処理モジュールで対象物の表面形状、物理的特性などを計算し、対象モデルを構築します。
4. スキャンシステム：安定した速度で回転し、平面をスキャンしてリアルタイムの位置情報を生成します。
LiDAR の分類はさまざまな要素に基づいて行われます。
1. 機能および使用方法の分類: 追跡 LiDAR (距離と角度の測定用)、モーション ターゲット表示 LiDAR (ターゲットのドップラー情報の取得用)、流速測定 LiDAR (ドップラー情報の測定用)、ウィンド シア検出 LiDAR、ターゲット識別 LiDAR、イメージング LiDAR (ターゲットのさまざまな部分の反射強度と距離信号の測定用)、および振動検知 LiDAR。
2. 動作システムの分類: ドップラー LiDAR、合成開口イメージング LiDAR、差分吸収 LiDAR、フェーズドアレイ LiDAR、ポータブル LiDAR、地上 LiDAR、車載 LiDAR、航空機搭載 LiDAR、船舶搭載 LiDAR、宇宙搭載 LiDAR、ミサイル搭載 LiDAR。
3. 動作媒体の分類: ソリッドステート LiDAR、ガス LiDAR、半導体 LiDAR、ダイオード励起ソリッドステート LiDAR など。
4. 検出技術分類：直接検出型、コヒーレント検出型。
5. プラットフォーム分類: ポータブル LiDAR、地上ベース LiDAR、車載 LiDAR、航空機搭載 LiDAR、船舶搭載 LiDAR、宇宙搭載 LiDAR、ミサイル搭載 LiDAR など。
LIDAR はいくつかの要素に従って分類できます。
1. 機能と目的: これには、追跡レーダー (距離と角度の測定用)、移動目標表示レーダー (目標のドップラー情報を取得するため)、流速測定レーダー (ドップラー情報を測定)、風せん断検出レーダー、目標認識レーダー、画像化レーダー (目標のさまざまな部分の反射強度と距離を測定するため)、および振動感知レーダーが含まれます。
2. オペレーティング システム: これには、ドップラー LIDAR、合成開口イメージング LIDAR、差分吸収 LIDAR、フェーズド アレイ LIDAR、ポータブル LIDAR、地上ベース LIDAR、車載 LIDAR、航空機搭載 LIDAR、船舶搭載 LIDAR、衛星ベース LIDAR が含まれます。
3. 動作媒体: これには、ソリッドステート ライダー、ガス ライダー、半導体ライダー、ダイオード励起ソリッドステート ライダーなどが含まれます。
4. 検出技術：直接検出型とコヒーレント検出型が含まれます。
5. プラットフォーム: これには、ポータブル LIDAR、地上ベース LIDAR、車載 LIDAR、航空機搭載 LIDAR、船舶搭載 LIDAR、地上ベース LIDAR、ミサイル搭載 LIDAR が含まれます。
レーザーレーダーの利点は次のとおりです。
1. 高解像度: レーザー レーダーは、高い角度、距離、速度の解像度を実現できるため、ドップラー画像化技術を使用して非常に鮮明な画像を生成できます。
2. 高精度: レーザービームは直線的に伝播し、指向性が良く、ビームが狭く、分散が少ないため、高精度が得られます。
3. 能動干渉に対する強い耐性：自然界に広く存在する電磁波の影響を受けやすいマイクロ波レーダーやミリ波レーダーとは異なり、レーザーレーダーは自然界に干渉源が少ないため、能動干渉に対する耐性が非常に強いです。
4. 距離、角度、速度の分解能が非常に高い：検出精度は数センチメートル以内で、前方の障害物を見逃したり誤認したりすることなく、障害物の特定の輪郭と距離を正確に識別できます。
5. 豊富な情報取得：レーザーレーダーは、ターゲットの距離、角度、反射強度、速度などの情報を直接取得し、ターゲットの多次元画像を生成できます。高周波レーザーは、 1秒間に約150万の位置ポイント情報を取得でき、これらのポイントクラウドからの距離情報を使用して、周囲環境の3次元特徴を正確に復元します。
6. 全天候型動作：ミリ波レーダーと異なり、レーザーレーダーは人体も検知でき、その検知範囲はカメラよりも長い。
7. 長い検出範囲: レーザーレーダーの波長は数千ナノメートルの範囲にあり、指向性が良く、ステアリングがなく、距離が伸びても拡散しません。ピクセルや光によって制限されません。