Система мониторинга лидар является автоматизированной системой: Система «АСДМ-Лидар»

Pioneer представил новые технологии для беспилотных автомобилей

Pioneer представил ряд новейших разработок, отражающих видение бренда в области автономного вождения и сопутствующих систем. Среди них лазерный Head-Up Display (HUD), а также система 3D мониторинга окружающего пространства (3D Light Detection and Ranging, LiDAR) для транспортных средств.

В 2016 году Pioneer продемонстрировал систему, которая предоставляет данные об окружающей обстановке и является важным элементом автоматизированной системы вождения. В 2017 году компания представила технологии, которые позволяют условно автоматизировать процесс руления, торможения и ускорения автомобиля, а также позволят автомобилю самостоятельно принимать решения о перестроении на другую полосу, повороте, использовании сигналов и т.д.

Так, например, система мониторинга Pioneer работает с изображением, используя технологии распознавания для оценки внимательности, сонливости, напряжения или усталости. В Pioneer уверены, что состояние водителя необходимо контролировать, чтобы определить, насколько он способен управлять транспортным средством и оперативно реагировать на дорожную обстановку. В систему мониторинга входит: камера распознавания лица, монитор сердечного ритма, датчики на руле, датчики в кресле и система вибрации сиденья для повышения уровня активности. Также Pioneer создал систему мониторинга дорожной обстановки Advanced Map Data Ecosystem, которая динамически собирает информацию от транспортных средств и автоматически обновляет данные о дорожной обстановке.

В компании считают, что при высокой степени автоматизации управления водитель не будет обязан следить за состоянием автомобиля. Тем не менее, ему будет доступна возможность контроля и перехода на ручное управление в любое время. Система взаимодействия водителя и автомобиля — важный элемент безопасности в режиме автоматизированного вождения и возможной корректировки в режиме ручного вождения. Система Pioneer Sensory UI включает в себя использование аудио и видео, световой, а также тактильной информации. Этот комплекс данных используется для улучшения восприятия и отклика на ручные команды водителя.

Кроме того, автоматизация вождения позволит водителю переключаться на другие задачи, в том числе активнее пользоваться развлекательными функциями и опциями, созданными Pioneer. Среди них — экран мультимедийного центра, звук и арома-генератор, вибрация сиденья и автоматическая система управления положением сиденья.

Pioneer разрабатывает три типа устройств LiDAR, позволяющих гибко конфигурировать системы 3D мониторинга окружающего пространства (LiDAR – 3D Light Detection and Ranging), в частности, телескопические «лидары», стандартные «лидары», «лидары» с широким углом обзора.

«Автомобильная промышленность движется к тому, что в ближайшие 8-10 лет значительную долю на дорогах будут составлять транспортные средства с автоматизированными системами вождения. Поэтому Pioneer активно развивает технологии для автоматизации и первыми предоставляет решения, как для автомобильных производителей, так и для aftermarket. Мы также считаем, что требуется развивать технологии, которые сделают внутреннее пространство автомобиля более комфортным для водителя и пассажиров”, — комментирует Расс Джонстон, вице-президент по маркетингу и коммуникациям Pioneer Electronics (USA) Inc.

Pioneer представил на выставке CES-2017 автомобильные решения следующего поколения

Автономный транспорт

Pioneer принял участие в очередной ежегодной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (CES) в Лас-Вегасе, продемонстрировав развитие ключевых технологий для транспортных средств. Были представлены как инновации на автомобильном OEM-рынке (оригинальное встроенное оборудование), так и решения для рынка дополнительного оборудования.

На стенде были продемонстрированы не только новые технологии, но и продукты Pioneer прежних лет, что дало возможность наглядно проследить процесс развития. И, конечно же, компания показала своё видение автомобильных технологий будущего, среди которых важную роль играют системы автоматизированного управления транспортным средством и системы помощи водителю. На выставке были продемонстрированы Advanced UX Cockpit – имитация кабины автомобиля с высокой степенью автоматизации управления, лазерный Head-Up Display (HUD), а также система 3D мониторинга окружающего пространства (3D Light Detection and Ranging, LiDAR) для транспортных средств.

“Автономное вождение – не отдалённое будущее, это уже действительность. Pioneer играет ведущую роль в эволюции транспортных средств. Мы продолжаем первыми предоставлять решения как для автомобильных производителей, так и для aftermarket. Но на этой выставке мы делаем акцент не только на том, что помогает сделать автоматизированные транспортные средства реальностью, но и на технологиях, делающих внутреннее пространство автомобиля более комфортным для водителя и пассажиров”, сказал Расс Джонстон, вице-президент по маркетингу и коммуникациям Pioneer Electronics (USA) Inc.

Промышленность движется к тому, что в следующие 8-10 лет транспортные средства с автоматизированными системами вождения уже будут составлять значительную долю на наших дорогах.

Год назад на CES-2016 Pioneer продемонстрировал систему, которая предоставляет данные об окружающей обстановке и является важным элементом автоматизированной системы вождения. В 2017 компания делает следующий шаг, вплотную приближаясь к уровню 3 согласно классификации SAE. В 2014 году SAE International создала стандарт J3016: «Классификация, термины и определения систем автоматизированного управления движением транспортных средств». Стандарт устанавливает шесть уровней автоматизации от “полное отсутствие” до “полной автоматизации”. Уровень 3 определен как условная автоматизация оперативной (руление, торможение, ускорение, контроль положения) и тактической (ответ на события, принятие решения о перестроении на другую полосу, повороте, использовании сигналов и т.д.) составляющих вождения.

Посетители стенда Pioneer могли в полной мере испытать на себе эти передовые технологии и почувствовать себя в автомобиле будущего. Были продемонстрированы следующие технологии:

Advanced UX Cockpit для демонстрации системы автоматизированного вождения

  • Система мониторинга водителя

  • Состояние водителя необходимо контролировать, чтобы определить, насколько он способен управлять транспортным средством и оперативно реагировать на дорожную обстановку. Система мониторинга Pioneer работает с изображением, используя технологии распознавания для оценки внимательности, сонливости, напряжения или усталости.
  1. Камера распознавания лица
  2. Монитор сердечного ритма
  3. Датчики на руле
  4. Датчики в кресле
  5. Система вибрации сиденья для повышения уровня активности
  • Интерфейс Sensory UI
  • При высокой степени автоматизации управления водитель не будет обязан следить за состоянием автомобиля. Тем не менее, ему будет доступна возможность контроля и перехода в любое время на ручное управление. Система взаимодействия водителя и автомобиля – важный элемент безопасности в режиме автоматизированного вождения и возможной корректировки в режиме ручного вождения. Система Pioneer Sensory UI включает в себя использование аудио и видео, световой а также тактильной информации. Этот комплекс данных используется для улучшения восприятия и отклика на ручные команды водителя.

    1. 3D-аудио интерфейс дополненной реальности (Слух)
    2. Проекционный дисплей для водителя (HUD) (Зрение)
    3. LED дисплей (Подсветка)
    4. Интуитивное управление Active Feely (Прикосновения)
    5. Вибрация сиденья (Тактильное воздействие)
    6. Интерфейс распознавания и генерирования запахов (Обоняние)
  • Решения для 3 уровня автоматизации вождения
  • Автоматизация вождения позволит водителю переключаться на другие задачи, в том числе активнее пользоваться развлекательными функциями и опциями, которые тоже являются важным элементом внутриавтомобильного пространства.

    1. Экран мультимедийного центра (Развлечения)
    2. Звук и арома-генератор (Релаксация)
    3. Вибрация сиденья
    4. Автоматическая система управления положением сиденья

    3D LiDAR

    • Pioneer разрабатывает три типа устройств LiDAR, позволяющих гибко конфигурировать системы 3D мониторинга окружающего пространства (LiDAR – 3D Light Detection and Ranging)
      1. Телескопические «лидары»
      2. Стандартные «лидары»
      3. «Лидары» с широким углом обзора

    Система мониторинга дорожной обстановки Advanced Map Data Ecosystem

    • Система динамически собирает информацию от транспортных средств и автоматически обновляет данные о дорожной обстановке

    Head-Up Display (HUD)

    Современные лидарные системы: датчики для любой отрасли

    Сведения об авторе

    Тони Пирк

    Тони Пирк имеет B. S. в области электротехники, а также несовершеннолетние в области вычислительной техники, физики и математики из Калифорнийского государственного университета, Чико. Он имеет опыт работы в области промышленной автоматизации в производственной среде. Он поддерживал прецизионные усилители в Analog Devices.

    Закрыть детали

    Недавние достижения в области технологий открыли беспрецедентные возможности захвата физического мира в цифровой форме. Одним из таких способов является обнаружение света и определение дальности, или LIDAR. Многие приложения и отрасли промышленности приняли технологию LIDAR; приложения варьируются от географической съемки до трехмерного структурного картирования и распознавания объектов. Отрасли включают автоматизацию производства, безопасность, сельское хозяйство и многие другие. Все эти приложения и отрасли используют LIDAR для снижения затрат, создания более безопасной среды, повышения эффективности или даже для того, чтобы делать то, что раньше было невозможно.

    Чтобы лучше понять влияние LIDAR, важно понять, что представляет собой эта технология, что использовалось до нее и что LIDAR позволяет нам на самом деле измерять и, что более важно, до .

    На самом базовом уровне лидар представляет собой систему, которая отражает свет от объектов для их обнаружения. Это сводится к передающей части системы, которая излучает свет, и приемной части, которая измеряет время возвращения отраженного света. Именно так работают традиционные радарные системы, с одним очень важным отличием: длина волны лидарных систем примерно в десять тысяч раз короче, чем самые короткие длины волн радаров.

    Рисунок 1. То, что мы видим, и то, что видит радар.

    Чем отличается лидар?

    Что позволяет нам сделать гораздо более короткая длина волны, чего мы не могли бы сделать с помощью радара? Более короткая длина волны позволяет нам видеть изображение с гораздо более высоким разрешением из-за физического ограничения, заключающегося в том, что измерение не может быть более точным, чем то, что используется для его измерения. Даже с ухищрениями в программном обеспечении и обработке сигналов вы можете так хорошо охарактеризовать что-то, только если вы используете для этого длинные волны. Благодаря более короткой длине волны лидара мы можем сканировать окружающую среду на наличие объектов и их особенностей, вместо того, чтобы ограничиваться только знанием местоположения, приблизительного размера и скорости.

    Представьте, что вы пытаетесь ориентироваться в незнакомой темной комнате. Обычно вы двигаетесь медленнее, чем при освещении, и вы бы использовали свои руки, чтобы нащупать объекты, чтобы понять, что где находится. Возьмите тот же сценарий и наденьте пару латексных перчаток, садовых перчаток или боксерских перчаток. Каждая из этих пар перчаток имеет ценность в своих приложениях, но не так важна, когда вы пытаетесь ориентироваться в темноте.

    Разве лидар не существует уже несколько десятилетий? Что нового?

    Радар очень успешно использовался в течение многих десятилетий и будет продолжать оставаться бесценным, но теперь у нас есть дополнительный инструмент, который появится на горизонте, который позволит нам еще больше расширить нашу способность ощущать вещи в этом мире.

    До сих пор LIDAR ограничивался большими и дорогими приложениями (например, специализированное геодезическое оборудование) или меньшими и простыми приложениями (например, устройства для определения скорости, используемые правоохранительными органами).

    Высокопроизводительная система LIDAR должна соответствовать определенным критериям. Передающая часть, например, должна излучать лазер в течение 3–5 нс с пиковым током от 40 до 80 А, чтобы сделать его привлекательным для автомобилей. реальность. Другие факторы включают компактное и эффективное управление питанием, интеграцию подсистем, недорогую высокоскоростную обработку данных и сложное программное обеспечение для обработки всех этих данных. Наша способность повышать производительность систем LIDAR и снижать бюджет энергопотребления приближается к точке, когда их имеет смысл использовать во многих приложениях, где ранее они просто не могли удовлетворить потребности. Из-за приближающейся критической массы коллективные усилия по снижению стоимости, размера и потребности в мощности при одновременном повышении производительности ускоряют привлекательность этого решения.

    Как и революция в области микроэлектромеханических систем (МЭМС) 1990-х годов, сегодня лидары становятся меньше, дешевле и универсальнее. И LIDAR, и MEMS потребовалось много времени, чтобы полностью реализовать свой потенциал в других системах и подсистемах. МЭМС, хотя и были разработаны в 1950-х годах, никогда не были практичным вариантом для интеграции во многие системы из-за их стоимости, размера, энергопотребления и производительности. Так продолжалось до тех пор, пока в 1990-х технология обработки не стала достаточно зрелой, чтобы соответствовать спросу, позволяющему распространить МЭМС на приложения, о которых раньше и не мечтали. Точно так же LIDAR (разработанный в начале 1960-х) только сейчас готов удовлетворить подобные требования.

    Что в настоящее время меняется, так это совокупность факторов, влияющих на проектирование и производство высокопроизводительной системы LIDAR. Эти дополнительные факторы помогли LIDAR справиться с присущими ему ограничениями, такими как снижение стоимости, решение проблем с размером и мощностью и повышение общей производительности. Поскольку эти факторы помогли технологии LIDAR повысить производительность при одновременном снижении затрат на разработку, имеет смысл начать искать другие области применения LIDAR.

    Рисунок 2. Скачки в развитии технологий LIDAR и MEMS за 13 лет соответственно.

    Что позволяет нам сделать лидар, чего мы не делали раньше?

    Представьте себе, какие новые технологии могут быть разработаны с помощью системы, которая может сканировать поверхности, когда она находится в гораздо более доступной ценовой категории. Вот несколько последних нововведений в области применения лидарных систем:

    Развлечения

    Благом в индустрии развлечений стала возможность отображать сложные наборы или объекты в цифровом виде, что позволяет более плавно взаимодействовать между реальностью, какой мы ее знаем, и реальностями, созданными программным обеспечением. Например, в фильмах или видеоиграх это позволяет актерам-людям плавно захватывать трехмерное движение, транслируемое в вымышленную вселенную, которая до сих пор полагалась на дорогие костюмы с датчиками (которые передавали ограниченную информацию о движении) или на самодельную анимацию (которая, в зависимости от желаемой детализации). , может быть медленным и дорогим).

    Рис. 3. 3D-съемка движения прошлых лет с использованием специальных костюмов, отслеживающих движение белых сфер. Рис. 4. Захват объектов с помощью LIDAR обеспечивает гораздо более многофункциональное изображение.

    Географическая съемка

    Лидар уже некоторое время используется в геодезической съемке, но увеличение радиуса действия и разрешения этих систем позволило исследователям обнаружить древние руины, которые было бы невозможно исследовать пешком. Постоянно уменьшающиеся размеры и стоимость также делают его гораздо более привлекательным для гражданских землеустроительных и инженерных работ, с преимуществами по сравнению с традиционными методами землеустройства в скорости, точности, гибкости и безопасности.

    Рисунок 5. Отметка карьера на карте.

    Структурное и гражданское строительство

    Во время строительства здания LIDAR можно использовать для наблюдения за ходом строительства в режиме реального времени, сравнения этих измерений с текущими схемами и обеспечения возможности обновления этих схем. Существующие структуры также можно сканировать, чтобы лучше понять эволюцию целостности с течением времени, что позволит нам более правильно оценить потребности в ремонте или реконструкции.

    Рисунок 6. Обновление строительной площадки в режиме реального времени, информирующее о необходимых изменениях в проекте.

    Транспорт

    Панацеей автономного вождения является добавление недорогой системы LIDAR в дополнение к набору инструментов, которые в настоящее время измеряют окружение автомобиля. Сигналы лидара позволяют автономной системе измерять детали поверхности (таким образом, идентифицируя объекты), которые радар не может, и преодолевать погодные препятствия намного лучше, чем традиционная система технического зрения.

    Рис. 7. Автомобиль, обнаруживающий признаки ближайших объектов в ночное время, что позволяет безопасно управлять транспортным средством.

    Безопасность

    Оснащение того, что было традиционно просто «Есть ли что-то передо мной?» Датчики с системами LIDAR могут иметь преимущество, зная, как и когда реагировать в ситуациях безопасности. Роботизированная рука, которая манипулирует тяжелыми предметами, сможет более остро реагировать, когда на ее пути появляется человекоподобный объект, а не объект, для работы с которым она предназначена.

    Сельское хозяйство

    Простые датчики использовались в течение многих лет для определения таких вещей, как уровень зерна в силосе, состояние посевов, уровень топлива и так далее. Чего эти методы часто не учитывают, так это более глубокого контекста, например, как форма насыпи, которую образует зерно, когда его засыпают в силос, и где она измеряется (самая высокая, самая низкая, средняя или произвольная точка), может повлиять на эффективность хранения. используется. В настоящее время единственным способом сбора этой информации с использованием традиционных методов является использование нескольких датчиков, что само по себе имеет ограничения по разрешающей способности, что значительно увеличивает стоимость производства. Возможность детально отслеживать рост всей культуры с течением времени предоставляет важные данные и может информировать о методах выращивания как в режиме реального времени, так и для будущих культур. LIDAR также может помочь оптимизировать движение автоматизированной техники при уборке урожая.

    Рис. 8. Вспашка поля с последующим картографированием местности в реальном времени — нечувствительность к условиям освещения из-за особенностей лидара.

    Автоматизация

    Знание физической структуры в мельчайших деталях добавляет огромную ценность робототехнике, которая может более точно и правильно обрабатывать объекты различных размеров и геометрии. Это можно экстраполировать на любой производственный или складской контекст, связанный с повторяющейся обработкой или сортировкой. Наличие этой дополнительной информации также может позволить смягчить излишне жесткие допуски при производстве, экономя затраты на производство и контроль качества.

    Рисунок 9. Повреждения и дефекты могут быть обнаружены до розлива в бутылки, где часто нецелесообразно устанавливать большую систему наблюдения (которая чаще используется после наполнения и упаковки бутылок). Это особенно полезно, когда бутылки визуально трудно отличить друг от друга.

    Обсуждаемые ранее приложения разрабатываются или уже разрабатываются. Как это всегда бывает в человеческой деятельности, невозможно знать, какие еще творческие и полезные способы люди придумают для использования таких технологий, как LIDAR. Если у вас есть продукт или система, которые могут использовать преимущества LIDAR, Analog Devices может помочь вам на всем пути от концепции до создания, чтобы воплотить эту идею в жизнь.

    Узнайте, может ли LIDAR принести пользу вашей компании

    Analog.com/lidar содержит стартовую площадку для компаний, желающих выйти на рынок LIDAR или улучшить свои текущие предложения. Чтобы получить высокоуровневый подход на основе приложений, свяжитесь с нашими экспертами по системам, чтобы узнать, как решить эти проблемы. Для технического подхода у нас есть оценочные платформы, такие как платформа разработки AD-FMCLIDAR1-EBZ, которые могут помочь быстрее вывести ваш продукт на рынок, избегая ненужного дизайна.

    Твердотельный лидар для ИТС — интеллектуальные транспортные системы

    Передовые сенсорные технологии, такие как флэш-лидар, играют важную роль в повышении эффективности интеллектуальных транспортных систем (ИТС) и улучшении защиты уязвимых участников дорожного движения. Комплексные сенсорные системы используются для обнаружения транспортных средств, пешеходов или велосипедистов, чтобы отслеживать и оптимизировать многие аспекты дорожного движения в режиме реального времени. Такие решения включают в себя электронный сбор платы за проезд (ETC), мониторинг и контроль скорости, профилирование транспортных средств, автоматическое распознавание номерных знаков (ALPR), автоматизированное управление светофорами и пешеходными переходами, и это лишь некоторые из них.

    Решения для наземного обнаружения предпочтительнее по сравнению с контурами обнаружения в дорожном покрытии из-за простоты установки и обслуживания. Высоконадежные лидары с флэш-памятью, основанные на твердотельных конструкциях, обеспечивают дальность действия, производительность и всепогодную надежность при гораздо меньших затратах и ​​с более высокой средней наработкой на отказ, чем лидары с механическим сканированием, а также обеспечивают значительно улучшенную скорость обнаружения и точность по сравнению с другими типами датчиков, такими как камеры. или радары.

    Преимущества Flash LiDAR для


    Приложения ИТС

    • Обнаруживает все неподвижные и движущиеся объекты, людей и транспортные средства
    • Широкое поле зрения и пространственное восприятие
    • Одновременная дискриминация нескольких объектов
    • Простота установки, калибровка датчика не требуется
    • Не зависит от меняющихся или экстремальных условий освещения
    • Высокая надежность в сложных условиях (суровые погодные условия, шум, вибрация, ветер, пыль…)
    • Очень низкие эксплуатационные расходы, высокая наработка на отказ
    • Нет захвата изображения, что устраняет проблемы с конфиденциальностью

    Популярные Приложения

    Электронный взимание платы за проезд (ETC, или E-Tolling)

    Твердотельный LiDAR — это универсальная сенсорная технология, которую можно интегрировать в автоматизированные системы для использования приложений ETC. Надземные датчики LiDAR могут быть размещены на автомагистралях и дорожных порталах, эффективно заменяя традиционные пункты взимания платы. Являясь частью системы взимания платы за проезд в свободном режиме, лидары обнаруживают все въезжающие транспортные средства на каждой полосе, активируя системы автоматического распознавания номерных знаков (ALPR), которые передают данные в автоматизированные системы взимания платы за проезд. Самые сложные системы на основе LiDAR также могут обеспечивать расширенные возможности профилирования и измерения транспортных средств.

    Рекомендуемые продукты:
    – Датчик дорожного движения Leddar T16
    – Твердотельный модуль Leddar M16 LiDAR

    Измерение и профилирование транспортных средств

    Данные, собранные датчиками Leddar™, можно использовать для профилирования транспортных средств любых форм и размеров благодаря способности датчиков измерять несколько сегментов обнаружения с высокой частотой дискретизации в заданном поле зрения. Это дает возможность оценивать размеры и формы быстро движущихся транспортных средств, а затем классифицировать их или проверять их характеристики в соответствии с критериями, определенными приложением. Таким образом, датчики Leddar можно использовать для разработки высокопроизводительных и экономичных систем, требующих расширенного профилирования транспортных средств для классификации по размеру и типу в различных приложениях ITS, включая электронные взимания платы за проезд, закрытые системы контроля доступа и решения для предупреждения о проезде.

    Рекомендуемые продукты:
    – Датчик дорожного движения Leddar T16
    – Твердотельный модуль LiDAR Leddar M16

    ТЕХНИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ – Использование твердотельной лидарной технологии Flash для улучшения профилирования транспортных средств в приложениях для взимания платы

    3 Загрузка

    3 Загрузка

    Усовершенствованный мониторинг дорожного движения

    Благодаря отличному боковому позиционированию и распознаванию объектов в поле зрения датчики Leddar обобщают измерения со скоростью сотни раз в секунду для точного определения местоположения транспортных средств и объектов всех размеров, включая велосипеды, мотоциклы и пешеходов. . Надежная обработка сигналов обеспечивает последовательное обнаружение в любых условиях окружающей среды для эффективного круглогодичного управления дорожным движением.

    Системы управления дорожным движением на основе Leddar обеспечивают точную работу стоп-бара и улучшенное обнаружение транспортных средств. Устанавливаемые на наземные приспособления, такие как существующие светофорные столбы, они эффективно заменяют традиционные датчики индукционной петли.

    Рекомендуемые продукты:
    – Система обнаружения стоп-бара Leddar d-tec

    Практический пример:
    – Повышение эффективности управления дорожным движением благодаря Leddar d-tec

    Измерение скорости и контроль

    Один датчик Leddar может обеспечить одноточечное измерение скорости с очень небольшой погрешностью и различать несколько транспортных средств в пределах своего поля зрения. Это делает датчики очень эффективными для решений контроля скорости.

    Системы измерения средней скорости по двум точкам также могут быть разработаны с использованием двух датчиков Leddar, которые обнаруживают транспортные средства в точках въезда и выезда на заданном расстоянии, что позволяет рассчитать среднюю скорость. LiDAR также может служить в качестве триггера для ALPR на основе внешней камеры для захвата номерного знака каждого транспортного средства. Такие системы позволяют рассчитывать среднюю скорость с запасом точности 3 км/ч для транспортных средств, движущихся со скоростью до 250 км/ч.

    Рекомендуемые продукты:
    — Датчик движения Leddar T16
    — Твердотельный модуль LiDAR Leddar M16

    Рекомендации по применению
    Надежные решения для ограничения скорости, загружаемые с помощью технологии Flash LiDAR

    Автоматизация пешеходных переходов

    Интеллектуальные пешеходные переходы с использованием датчиков LiDAR внедряются на оживленных городских дорогах и в районах с более уязвимыми пешеходами, таких как школы, больницы и дома престарелых.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *