Механические лидары
Механический лидар сканирует пространство за счёт движения физических компонентов. Обычно вращается весь оптический блок или его часть — например, зеркало, призма либо лазерно-приёмный модуль. Наиболее узнаваемый вариант — цилиндрический датчик на крыше беспилотного автомобиля. Он непрерывно вращается и обеспечивает круговой обзор.
Преимущества механических лидаров
Широкое поле зрения. Вращающиеся модели могут охватывать пространство на 360°, что особенно полезно для автономного транспорта и мобильных роботов.
Высокая дальность и точность. В крупных корпусах можно разместить мощные излучатели, чувствительные приёмники и качественную оптику. Высокая плотность данных. Многоканальные системы одновременно используют десятки или даже сотни лазерных линий.
Отработанная технология. Механические лидары давно применяются в геодезии, картографии и экспериментальных беспилотных автомобилях.
Недостатки механических лидаров
Главный недостаток — наличие движущихся деталей. Они изнашиваются, чувствительны к вибрациям и усложняют герметизацию устройства.
Кроме того, такие лидары обычно:
• имеют большие размеры;
• стоят дороже;
• потребляют больше энергии;
• требуют точной сборки и калибровки;
• сложнее интегрируются в кузов автомобиля или компактного робота.
Это не означает, что механические лидары обязательно ненадёжны. Качественные промышленные модели могут работать долго, но обеспечить длительный срок службы при массовом и недорогом производстве сложнее.
Твердотельные лидары
Твердотельный лидар не использует крупные механически вращающиеся узлы. По конструкции твердотельные лидары обычно компактнее и внешне напоминают камеру или радарный модуль.
Технологии потенциально позволяют создавать очень компактные и быстрые датчики.
Но твердотельный лидар не всегда лучше. Отсутствие крупной механики выглядит очевидным преимуществом, но на практике выбор сложнее. Механический лидар способен одним устройством обеспечить круговой обзор и высокую детализацию. Твердотельный датчик часто охватывает только ограниченный сектор, поэтому автомобилю может потребоваться несколько модулей: спереди, сзади и по бокам.
Также твердотельные технологии сталкиваются с собственными ограничениями:
• нагревом лазера и электроники;
• сложностью производства оптических компонентов;
• ограниченной мощностью излучения;
• снижением дальности при ярком солнечном свете;
• необходимостью фильтровать сигналы от других лидаров;
• компромиссом между полем зрения, разрешением и дальностью. Поэтому слово «твердотельный» само по себе не гарантирует лучшую точность или большую дальность.
При сравнении устройств также учитывают:
• максимальную и минимальную дальность;
• угловое разрешение;
• частоту обновления данных;
• поле зрения;
• способность распознавать тёмные и слабо отражающие объекты;
• устойчивость к дождю, снегу, туману и солнечному свету;
• длину волны лазера;
• безопасность для глаз;
• алгоритмы обработки облака точек.
Где применяют разные типы
Механические лидары сохраняют преимущества там, где важны круговой обзор, большая дальность и высокая точность:
• геодезия и картография;
• исследовательские беспилотные автомобили;
• карьерная и сельскохозяйственная техника;
• мобильные роботы;
• стационарное наблюдение за большой территорией.
Твердотельные модели особенно перспективны для массовых и компактных систем:
• серийных автомобилей;
• дронов;
• складских роботов;
• систем промышленной автоматизации;
• умной городской инфраструктуры;
• мобильной электроники.
Итог
Механический лидар направляет луч с помощью физического движения сравнительно крупных оптических компонентов. Он обычно обеспечивает широкое поле зрения, высокую дальность и плотное облако точек, но получается более габаритным, дорогим и конструктивно сложным. Твердотельный лидар сканирует пространство без крупного вращающегося механизма — электронно, с помощью микрозеркал или одновременного освещения сцены. Он компактнее и лучше подходит для массовой интеграции, но может уступать по дальности или ширине обзора. Таким образом, механические лидары остаются востребованными там, где важны максимальные характеристики, а твердотельные постепенно получают преимущество в компактных и массовых устройствах. Выбор между ними определяется не только принципом конструкции, но и требованиями конкретной системы.
ДЕФАН создает как механические, так и твердотельные лидары