Jaka długość fali lasera jest używana w systemie Lidar-montowanym w pojeździe?

1. Wprowadzenie: Krytyczna rola długości fali

Detekcja i zasięg światła (LiDAR) okazała się podstawowym czujnikiem pojazdów autonomicznych, tworzącym-trójwymiarowe{1}}mapy środowiska o wysokiej-rozdzielczości, mierząc czas-przelotu-(ToF) lub przesunięcie fazowe odbitych impulsów laserowych. U podstaw tej technologii leży kluczowy, choć często pomijany wybór: długość fali lasera.

Umieszczona w widmie podczerwieni, niewidoczna dla ludzkiego oka, wybrana długość fali nie jest dowolna. Służy jako główny wyznacznik systemu LiDARbezpieczeństwo oczu, maksymalny zasięg detekcji, odporność na zakłócenia środowiskowe, a w ostatecznym rozrachunku koszt i skalowalność. 

2. Zanurz się głęboko w dominujące ścieżki technologiczne

Długość fali 2.1 905 nm: aktualny i dojrzały wybór

Długość fali 905 nm była głównym motorem przemysłu samochodowego LiDAR, głównie ze względu na jej oparcie w dojrzałej technologii półprzewodników.

Zasada techniczna:Do wykrywania wykorzystuje diody laserowe z arsenku galu (GaAs) i bardzo czułe fotodiody lawinowe (APD) z krzemu (Si). Dojrzałość branży półprzewodników krzemowych sprawia, że ​​te komponenty są łatwo dostępne i-opłacalne.

Podstawowe zalety:

Koszt-Efektywność:Ugruntowany łańcuch dostaw laserów GaAs i detektorów na bazie Si- skutkuje znacznie niższymi kosztami komponentów, ułatwiając masową produkcję i przyjęcie w pojazdach konsumenckich.

Udokumentowana dojrzałość:Lata rozwoju zaowocowały solidnymi rozwiązaniami inżynieryjnymi i obszernymi-rzeczywistymi danymi walidacyjnymi.

Integracja systemu:Komponenty są stosunkowo kompaktowe, co pozwala na zastosowanie mniejszych obudów, które łatwiej jest zintegrować z konstrukcjami pojazdów.

Kluczowe wyzwania i ograniczenia:

Bezpieczeństwo oczu:Długość fali 905 nm mieści się w „obszarze zagrożenia siatkówki”, gdzie soczewka ludzkiego oka skupia światło na siatkówce. Aby spełnić rygorystyczne normy bezpieczeństwa lasera (IEC 60825-1), moc szczytowa na impuls musi być poważnie ograniczona.

Zakres wykrywania:To ograniczenie mocy bezpośrednio ogranicza maksymalny osiągalny zasięg wykrywania, co utrudnia wiarygodną identyfikację obiektów o niskim-odbiciu światła z odległości przekraczających 150–200 metrów.

Zakłócenia słoneczne:Widmo słoneczne charakteryzuje się znacznym szumem tła przy długości fali 905 nm, który może pogorszyć stosunek sygnału-do-szumu (SNR), szczególnie w jasnym świetle słonecznym.

Długość fali 2.2 1550 nm: pretendent do-wysokiej wydajności

Długość fali 1550 nm reprezentuje podejście-nastawione na wydajność, eliminując kilka kluczowych ograniczeń jej odpowiednika 905 nm.

Zasada techniczna:Na tej długości fali zazwyczaj wykorzystywane są lasery światłowodowe, które wykorzystują wzmacniacze światłowodowe domieszkowane erbem- i wymagają detektorów arsenku indu i galu (InGaAs).

Podstawowe zalety:

Doskonałe bezpieczeństwo oczu:Znajdujące się w „obszarze zagrożenia rogówki” światło o długości fali 1550 nm jest w dużej mierze pochłaniane przez rogówkę oka i płyn szklisty, zanim dotrze do siatkówki. Ten biologiczny margines bezpieczeństwa pozwala na wykorzystanie szczytowych poziomów mocy10 do 40 razy więcejniż te dozwolone dla systemów 905 nm.

Dłuższy zasięg wykrywania:Wysoka dopuszczalna moc bezpośrednio przekłada się na radykalnie zwiększony zasięg, umożliwiając niezawodne wykrywanie obiektów w odległości 250 metrów i dalej, w przypadku niektórych systemów zdolnych do 300-500 metrów. Zapewnia to krytyczny dodatkowy czas reakcji podczas jazdy autonomicznej z dużą prędkością.

Zwiększona odporność na środowisko:Promieniowanie tła słonecznego jest znacznie niższe przy 1550 nm, co prowadzi do doskonałego współczynnika SNR. Co więcej, ta dłuższa długość fali wykazuje nieco lepszą penetrację przez atmosferyczne substancje zaciemniające, takie jak mgła, mgła i pył.

Kluczowe wyzwania i ograniczenia:

Wyższy koszt:Zarówno lasery światłowodowe, jak i detektory InGaAs są bardziej złożone i droższe w produkcji niż ich odpowiedniki oparte na Si-, co wpływa na całkowity koszt systemu.

Złożoność i rozmiar systemu:Systemy oparte na laserze światłowodowym- historycznie były większe i zużywały więcej energii, co stwarzało wyzwania dla bezproblemowej integracji z motoryzacją, chociaż trwają prace nad miniaturyzacją.

3. Kluczowe wymiary wydajności: analiza porównawcza

4. Synergia długości fali z najnowocześniejszymi-architekturami LiDAR

Wybór długości fali jest w coraz większym stopniu powiązany z podstawową technologią LiDAR.

Częstotliwość-Modulowana fala ciągła (FMCW) LiDAR:

Nieodłączna zależność:Technologia FMCW, która natychmiast mierzy prędkość za pomocą efektu Dopplera i zapewnia wyjątkową rozdzielczość zakresu, wymaga laserów o dużych długościach koherencji. Jest to naturalna właściwość laserów światłowodowych stosowanych w systemach 1550 nm.

Zaleta synergiczna:TheFMCW + 1550 nmpołączenie to potężna kombinacja zapewniająca niezrównaną wydajność: odporność na zakłócenia pochodzące od innych LiDAR-ów i światła słonecznego, bezpośredni pomiar prędkości i wyjątkową dokładność, co plasuje je jako złoty standard w percepcji nowej-generacji.

Półprzewodnikowe i optyczne układy fazowane (OPA):

Ograniczenia materiałowe:Najbardziej zaawansowane platformy fotoniki krzemowej do-skanowania OPA w stanie stałym są zoptymalizowane przede wszystkim pod kątem długości fal około 905 nm lub 1300 nm. Opracowywanie wysokowydajnych i opłacalnych-systemów OPA przy 1550 nm na platformie krzemowej pozostaje poważnym wyzwaniem badawczym i inżynieryjnym.

Perspektywy na przyszłość:Połączenie czystego skanowania-półprzewodnikowego (w celu zapewnienia niezawodności) z optymalną długością fali to kluczowe pole bitwy dla przyszłego rozwoju LiDAR.

Inne badane długości fal:

Pasmo 1350-1400 nm:Region ten jest badany jako potencjalny „najlepszy punkt” zapewniający większe bezpieczeństwo oczu niż 905 nm, a jednocześnie wykorzystujący potencjalnie bardziej opłacalne-technologie detektorów niż 1550 nm.

Krótkie-fale podczerwieni (SWIR):Szersze pasma SWIR są wykorzystywane w zastosowaniach specjalistycznych (np. wojskowych, przemysłowych), ale ze względu na koszty nie zostały jeszcze powszechnie przyjęte w motoryzacji.

5. Scenariusze zastosowań i pozycjonowanie na rynku

Optymalny wybór długości fali jest często podyktowany docelowym zastosowaniem.

ADAS pojazdu osobowego (L2+/L3):

Wybór głównego nurtu: 905 nmLiDAR dominują obecnie w tym segmencie, zapewniając równowagę między wydajnością a opłacalnością-wymaganą w przypadku produkcji masowej.

Pojazdy premium i-o wysokich osiągach:Zaczynają obowiązywać najnowocześniejsze-modele1550 nmtechnologię jako kluczowy wyróżnik, promując jej doskonałe bezpieczeństwo i możliwości-dużego zasięgu.

Robotaxi / Robobus (L4/L5):

Wyczyść trend:Większość firm opracowujących pojazdy w pełni autonomiczne skłania się w stronę takich rozwiązań1550 nmsystemy. Wysokie wymagania złożonych środowisk miejskich i krytyczna potrzeba maksymalnego zasięgu wykrywania uzasadniają wyższy koszt.

Pojazdy użytkowe (ciężarówki, logistyka):

Scenariusz-Wybór zależny:Decyzja zależy od domeny projektu operacyjnego (ODD). Ciężarówki-długiego transportu na autostradach mogą czerpać korzyści z dużego zasięgu 1550 nm, podczas gdy-miejskie pojazdy dostawcze o niższej prędkości mogą uznać rozwiązania 905 nm za bardziej opłacalne ekonomicznie.

6. Wnioski i perspektywy na przyszłość

Podsumowując, krajobraz długości fali samochodowego LiDAR jest zdefiniowany przez wyraźną dychotomię:

905 nmreprezentuje„Pragmatyczny urzędnik”,których dominacja jest zakorzeniona w dojrzałym,-opłacalnym łańcuchu dostaw, dzięki czemu powszechne zastosowanie w pojazdach konsumenckich stało się-dzisiejszą rzeczywistością.

1550 nmucieleśnia„Awangarda wydajności”,oferując przekonujący plan działania w kierunku wyższego bezpieczeństwa i doskonałych osiągów, które są niezbędne do osiągnięcia wyższego poziomu autonomii.

Patrząc w przyszłość, branża nie będzie skupiać się na jednej długości fali. Zamiast tego Azróżnicowany i współistniejący ekosystemwyjdzie. Oczekuje się, że w miarę dojrzewania technologii FMCW i-skanowania półprzewodnikowego wyższe koszty związane z systemami 1550 nm będą spadać, przyspieszając ich wdrażanie. Ostatecznie, niezależnie od konkretnej długości fali, nieustające dążenie branży pozostaje takie samo: dostarczanie systemów LiDAR, które oferująbezkompromisowe bezpieczeństwo, wyjątkowa wydajność, niezrównana niezawodność i przystępne kosztyoświetlając w ten sposób drogę do w pełni autonomicznej przyszłości.

Informacje kontaktowe:

Jeśli masz jakiś pomysł, nie wahaj się z nami porozmawiać. Bez względu na to, gdzie są nasi klienci i jakie są nasze wymagania, będziemy podążać za naszym celem, aby zapewnić naszym klientom wysoką jakość, niskie ceny i najlepszą obsługę.