Embora o lidar tenda a ser discutido no contexto de carros autônomos, existem muitas aplicações para sistemas lidar fora da indústria automotiva. Novos UAVs que requerem consciência ambiental podem incluir um sistema lidar miniatura ao lado de seus outros sensores, fornecendo imagens do ambiente ao redor que contêm uma quantidade significativa de informações.
Muitas medições de precisão em estudos científicos, medições de turbulência em aeronaves e outras medições atmosféricas rotineiras também usam sistemas lidar. Como exemplo, o lidar é frequentemente usado para coletar medições remotas de constituintes atmosféricos, como partículas de aerossol, vapor de água, cristais de gelo ou gases traço. Técnicas de lidar por dispersão podem ser usadas para medir a altitude da base das nuvens ou rastrear plumas de poluição. Independentemente do tipo de medição que você pretende coletar, você precisará escolher o diodo laser lidar correto para sua aplicação.
Se você está projetando um sistema de imagem lidar para veículos autônomos, UAVs avançados ou outros sistemas de imagem avançados, um diodo laser pulsado será uma parte fundamental da cadeia de sinal ao lado de fotodiodos ou arranjos PIN. Semelhante a uma cadeia de sinal de radar, você precisará projetar cuidadosamente os lados de transmissão e recepção para escanear o ambiente ao redor e criar um mapa de profundidade. Esses sistemas combinam uma série de componentes padrão e avançados para acionar um diodo laser lidar e detectar sinais de laser de baixo nível refletidos de alvos distantes.
Existem várias técnicas de lidar diferentes para uso em diferentes aplicações. UAVs e veículos autônomos que requerem imagens e medições de profundidade em um único conjunto de dados podem usar um sistema lidar de varredura para gerar mapas ponto a ponto do ambiente ao redor. Nesta aplicação, pulsos de laser são varridos pelo ambiente ao redor, e a luz refletida é coletada com um fotodetector infravermelho (atualmente 905 nm é usado, mas isso pode mais tarde mudar para 1500 nm). A distância pode ser calculada a partir de uma medição de tempo de voo, que pode facilmente ser realizada com CI conversores de tempo para digital. Quando usado ao lado de um sistema de radar, os dois conjuntos de sensores podem simultaneamente ser usados para rastreamento de alvos (ou seja, medições de distância e velocidade) e imagem.
Essas aplicações de imagem requerem um diodo laser pulsado para coletar medições de distância ponto a ponto, gerando um mapa de distância do ambiente ao redor. Medições atmosféricas baseadas em absorção diferencial usam dois ou mais diodos laser pulsados, dependendo do constituinte atmosférico ou outra quantidade (temperatura ou turbulência) sendo medida.
Mapa de altitude de diodo laser lidar de um UAV
Aqui queremos focar no diodo laser pulsado no lado de transmissão. Note que os diodos laser de onda contínua (CW) podem ser operados como diodos pulsados, embora as fichas técnicas desses diodos normalmente não indiquem o comprimento do pulso laser que você pode esperar ao conduzir um diodo CW com pulsos de tensão/corrente. Se você quisesse conduzir um diodo laser CW como um diodo pulsado, deveria medir o comprimento do pulso usando uma medição de autocorrelação, o que é difícil sem equipamento óptico sensível.
Os seguintes pontos devem ser considerados ao selecionar um diodo laser pulsado para uso em qualquer sistema de imagem lidar:
O diodo laser lidar SPLPL90 da Osram Opto é projetado para uso em sistemas automotivos, mas também é adequado para outros sistemas terrestres com alcance mais curto. Este diodo laser de 2 pinos fornece pulsos de 100 ns a 915 nm com potência de pico de saída de 25 W. Como este diodo laser opera a 915 nm, podem haver preocupações de segurança se o sistema for usado em uma área urbana ao nível do solo.
O diodo laser lidar SPLPL90. Do datasheet do SPLPL90.
O DPGEW1S09H é um de uma série de diodos laser que emitem a 905 nm. Esta série de diodos (números de peça de DPGEW1S09H a DPGEW3S09H) emite pulsos de 30 ns com potência de pico de saída alcançando 45 W. O menor tempo de pulso pode fornecer uma resolução ligeiramente maior em comparação com os outros diodos laser lidar apresentados aqui. Veja a página 38 do datasheet para mais opções da Excelitas Technology.
O diodo laser L11854-336-05 da Hamamatsu oferece uma alta potência de saída (100 W) para sistemas lidar de longo alcance operando a 905 nm. Esses diodos são projetados para operar com um ciclo de trabalho de 0,1% e produzir pulsos de 100 ns, exigindo um driver de laser especializado para produzir pulsos. O maior alcance torna este diodo laser lidar uma escolha melhor para UAV ou outras aplicações de sensoriamento remoto.
Fotografia do diodo laser pulsado L11854-336-05 da Hamamatsu. Do datasheet do L11854-336-05.
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