Како функционишу лидарске "очи"?
Пре него што говоримо о томе зашто прашина утиче на ефекат препознавања лидара, морамо прво да разјаснимо како лидар функционише.
ЛиДАР (ЛиДАР, пуни назив Лигхт Детецтион анд Рангинг) је активни сензор који сам емитује ласерски зрак, а ласерски зрак се рефлектује назад након удара у околне објекте. Мерењем времена потребног да се сваки ласерски импулс врати из емисије, може се израчунати удаљеност и смер циљаног објекта, чиме се конструише тродимензионални облак тачака околног окружења.
Овај дизајн може да добије веома прецизне информације о животној средини у идеалним условима, али ће на њега у великој мери утицати ако наиђе на објекте као што су капи кише, дим, прашина, итд. Ове препреке ће утицати на ласерски зрак и на тај начин утицати на квалитет враћеног сигнала.
Како прашина омета ласерске сигнале?
Када људи возе аутомобиле, ако у околини има прашине, то заправо има мали утицај. Али за лидар, прашина је заправо веома проблематичан извор сметњи.
Када ласерски зрак наиђе на честице прашине у ваздуху, долази до расејања, а светлост која би првобитно требало да путује праволинијски се одбија од честица прашине. Такво расејање ће учинити повратни сигнал слабијим и мутнијим, а део светлости се можда неће ни вратити на пријемну страну. Што је више прашине, то ће бити озбиљније расипање светлосних тачака, а детектовани ефективни сигнал ће бити слабији. Ово ће се на крају манифестовати као повећање буке у подацима облака тачака, нејасне обрисе објеката, па чак и погрешна процена система да не постоји препрека.
Осим што одбија светлост, прашина такође узрокује губитак енергије зрака током ширења, што доводи до смањења јачине сигнала који прима радарски пријемник. Једном када јачина сигнала падне на приближно ниво шума сензора, постаје тешко прецизно разликовати стварне рефлексије и позадинске буке, што директно утиче на прецизност домета и способност да се идентификују удаљени објекти.
Прашина такође може да изазове контаминацију ЛиДАР прозора за посматрање. ЛиДАР преносни и пријемни снопови морају да прођу кроз провидно заштитно стакло или прозор. Ако је на површини овог прозора причвршћена прашина, која се постепено акумулира и временом постаје све дебља, ласер ће произвести дифузну рефлексију и апсорпцију када пролази кроз овај слој загађења, а сигнал зрака који излази и враћа се ослабио или чак променио свој правац. Ова врста физичке оклузије има велики утицај на укупан квалитет облака тачака. Не само да ће мерење удаљености бити нетачно, већ може и довести до тога да систем погрешно верује да је испред вас препрека или да уопште не види прави објекат.
Како смањити утицај прашине на лидар
У ствари, многе противмере су предложене и примењене на мешање прашине.
Једна идеја је да се смањи приањање прашине на прозор са окова. У дизајну материјала омотача и премаза радара, материјали са високом пропусношћу светлости и јаком способношћу против-зарастања могу да се користе за смањење акумулације прашине на заштитном поклопцу, чиме се обезбеђује да ласер буде што је могуће мање блокиран. На пример, у неким сценаријима примене, заштитни поклопци са нано-премазима против обрастања на површини се користе да би се спречило лепљење прашине и продужио циклус чишћења опреме.
На нивоу софтвера, индустрија је такође развила циљано филтрирање и алгоритме за препознавање. Ови алгоритми ће комбиновати интензитет и удаљеност ласерског еха и дистрибуцију тачака око облака тачака како би одредили које тачке ће вероватно бити бука изазвана расипањем прашине, а затим их уклонити из података облака тачака. Такав „алгоритам за уклањање прашине“ може у одређеној мери да врати информације о облаку тачака стварног окружења и да смањи утицај лажних препрека.
Друга метода је фузија сензора, што је комбиновање лидара са другим типовима сензора. На пример, камере могу да пруже информације о слици како би помогле у разликовању прашине од стварних мета. Радар са милиметарским-таласима има боље могућности продора за кишу, маглу и прашину. Њихово комбиновање може да формира робуснији систем перцепције, који је много поузданији од једног лидара у сложеним окружењима.
У неким посебним екстремним сценаријима биће додате активне мере чишћења, као што је постављање уређаја за удувавање ваздуха, четкица или других механичких модула за чишћење на спољашњој страни лидара како би се редовно чистила прашина са површине прозора. Међутим, ова врста решења има веће трошкове и захтеве за одржавањем и углавном се користи у индустријским или специјалним роботским окружењима.
у закључку,
прашина утиче на ЛиДАР на много начина. Не само да омета путању ширења ласера, већ и смањује јачину сигнала, контаминира прозор сензора и на крају доводи до повећаног шума у подацима облака тачака, смањене тачности препознавања, скраћеног домета детекције, па чак и погрешног процењивања препрека. За безбедносно{2}}критичне апликације као што је аутономна вожња, ови утицаји се не могу занемарити.
