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Autonomes Fahren | Sensorik 22 Elektronik automotive 03 2021 Fahrzeugs bzw die nichtlineare Annäherungsgeschwindigkeit an das Objekt der Bremsweg und die bei Ausweichmanövern auftretende Dynamik führen zu Komplexitäten die in jeder Situation anders sind Allgemein gilt jedoch die Aussage dass für Anwendungen mit hohen Geschwindigkeiten Lidar-Systeme mit größerer Reichweite benötigt werden Die Winkelauflösung Eine weitere wichtige Eigenschaft beim Design von Lidar-Systemen ist die Auflösung Eine hohe Winkelauflösung ermöglicht es dem Lidar-System mehrere Pixel als Rücksignale von einem Objekt zu empfangen Wie Bild 1 verdeutlicht entspricht 1° Winkelauflösung in 200 m Entfernung Pixeln mit 3 5 m Kantenlänge Derart große Pixel aber sind größer als viele der zu detektierenden Objekte was gleich mehrere Herausforderungen birgt Zum Beispiel wird häufig Spatial Averaging räumliche Mittelung benutzt um den SNR und die Erkennbarkeit zu verbessern aber bei nur einem Pixel pro Objekt ist dies keine Option Selbst wenn ein Objekt unter diesen Bedingungen erkannt wird ist es unmöglich Aussagen über seine Größe zu liefern Schließlich sind Gegenstände auf der Straße Verkehrsschilder und selbst Motorräder typischerweise kleiner als 3 5 m Bei einem System mit 0 1° Winkelauflösung sind die Pixel dagegen um den Faktor zehn kleiner sodass ein durchschnittlich breites Auto in 200 m Entfernung etwa fünf benachbarte Rücksignale ergeben dürfte Die meisten Autos sind außerdem breiter als hoch sodass ein solches System in der Lage sein müsste ein Auto von einem Motorrad zu unterscheiden Um herauszufinden ob über ein Objekt gefahrlos hinweggefahren werden kann ist in Elevationsrichtung eine deutlich größere Auflösung nötig als in Azimutrichtung Bei einem autonomen Staubsaugerroboter der sich langsam fortbewegt und schmale aber dafür hohe Objekte wie etwa Tischbeine detektieren muss ergeben sich natürlich vollkommen andere Anforderungen Wenn Distanz und Bewegungsgeschwindigkeit festgelegt sind und auch die zu detektierenden Objekte und die daraus resultierenden Leistungsanforderungen feststehen lässt sich bereits die Architektur des projektierten LidarSystems abstecken Es gilt hierbei zahlreiche Entscheidungen zu treffen zum Beispiel zwischen Scanningund Bild 2 Diskrete Bauelemente eines Lidar-Systems Die direkt im Portfolio von Analog Devices befindlichen Signalkettenund Powermanagement-Bauelemente sind blau markiert Bild Analog Devices Tabelle 1 Empfängergröße und verwendete Optik im EVAL-ADAL6110-16 und potenzielle Pixelanordnung bei Umstellung des Empfängers auf SFH-2701 Pixelabmessungen versus Entfernung für das Referenzdesign EVAL-ADAL6110-16 Optisches Sichtfeld Grund für die Verwendung 20 mm 40 mm 60 mm EVAL-ADAL6110-16 mit Hamamatsu S8558 37° x 5 7° Detektierung einer durchschnittlichen Person in 20 m Entfernung 0 8 x 2 1 6 x 4 2 4 x 6 EVAL-ADAL6110-16 mit 16 Pixeln aus Osram SFH-2601 Variiert mit der Pixel-Anordnung Ein Pixel entspricht der Größe zweier 2-Liter-Wasserflaschen in 5 m Entfernung 0 6 x 0 6 1 2 x 1 2 1 8 x 1 8 Tabelle Analog Devices