FMCW被认为是LiDAR准则的发生改变者——但此项控制技术吗有发展潜力发生改变这个金融行业吗?FMCW与否已经能广为应用于感应器?为何绝大多数全球定位系统生产商更愿继续倚赖滑翔天数基本原理?
不论是扫描器、转动还是闪烁控制技术,大部份的全球定位系统感应器都有两个共通点:它透过雷射来观测周遭。但量导引的基本原理略有不同。其中两个最知名的基本原理是滑翔天数基本原理(ToF)和中波连续波基本原理(FMCW)。
一、滑翔天数基本原理:雷射波形导引
滑翔天数基本原理透过升空雷射波形来量测感应器到球体的距。雷射波形是指在短天数间距内两个接两个地升空数个面镜光波形。它被球体散射,并被观测器再度搜集。排序升空雷射波形和转交激光波形所需的天数,获得感应器到球体的距。
而此基本原理是最常见的导引方式。这种方式量测出来的统计数据安全可靠性极高。能用低成本的雷射源来同时实现。不过,ToF也有一些不足之处。比如,为的是观测到更远的距,雷射面镜少于最大值,由于可见光安全可靠明确规定,高面镜波形的升空功率受严苛管制。化解而此问题的方式有许多:比如,选用体积不光大的MEMS升空镜(如虹科液态全球定位系统中选用的MEMS主镜)订制化结构设计LiDAR感应器。这样也能使选用滑翔天数基本原理的感应器能量测远距球体,因此,这依然是许多全球定位系统感应器生产商的必选量测方式。
滑翔天数基本原理
二、代替波形雷射导引法:振幅正弦
为的是规避高峰值雷射波形所带来的挑战,也可能升空连续雷射束。透过振幅正弦来量测到球体的距。但振幅正弦是什么意思呢?也就是指,升空的雷射束被反复正弦和“啁啾”,信号的振幅一次又一次发生改变。雷射束击中两个球体,散射后光的振幅会发生发生改变,散射光返回到检测器与发射时的振幅相比,根据两振幅之间的差值,从而排序出球体的位置信息,且该值与距成比例。如果这个球体在移动,结合多普勒效应,能排序出球体的运动速度。
FMCW基本原理
三、量测速度
滑翔天数基本原理能量测球体迎面而来的的速度,但不像FMCW那样直接量测。ToF基本原理只能利用记录的统计数据点来量测感应器与球体之间的距,因此球体的速度必须透过多次量测的结果来排序。升空数个波形,根据球体和感应器之间的距变化以及波形振幅变化能排序出速度。
四、相干观测器与同轴感应器结构设计
如果光是相干升空的,如在振幅正弦中,它当然也必须被连续检测到。FMCW选用相干观测器,因为只有特定升空的相干光需要过滤和记录,所以这种观测器非常灵敏。灵敏度的提高也意味着统计数据不受其他光的影响。因此,FMCW具有良好的信噪比。并且即使是弱散射的球体也能在更远的距被观测到。不过,滑翔天数量测在这方面也不逊色。同轴结构设计使只有以与发出光完全相同的角度返回观测器的雷射波形才会被捕获。透过这种结构设计,阳光和其他全球定位系统感应器的信号就被过滤掉了。
五、滑翔天数基本原理依然是两个比较可靠的量测控制技术
那么,中波量测基本原理更好吗?这种说法太笼统了。这两种方式各有优缺点。不过,滑翔天数与FMCW相比,两个显著优势是其发展成熟。滑翔天数基本原理已成功应用于全球定位系统感应器多年。而FMCW仍处于起步阶段。此项控制技术很复杂,目前依然非常昂贵,因为其对于雷射源要求较高。对于汽车金融行业来说,全球定位系统感应器的价格整体来说较为昂贵,产业化是当前面临的重要问题。因此,FMCW模块必须要比ToF雷射观测器模块当前的价格便宜得多,FMCW基本原理才会获得更广为的应用。随着控制技术的发展,在单个芯片上集成FMCW是可能的,从长远来看,非常具有吸引力。毕竟,除了价格之外,减小全球定位系统体积体积是大部份全球定位系统生产商都在努力的方向。