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無人駕駛時代,探尋激光雷達(dá)中的光學(xué)奧秘

來源:島津企業(yè)管理(中國)有限公司   2021年03月26日 14:46  

叫車平臺無人駕駛的快車試營期間,您可有去體驗一把無人駕駛車的乘坐?是否想了解無人駕駛技術(shù)的奧秘?今天我們與您一起探秘?zé)o人駕駛之“眼”——激光雷達(dá)技術(shù),并通過對激光雷達(dá)中關(guān)鍵材料的光學(xué)檢測,逐漸了解和熟悉這項人類的黑科技。

 

激光雷達(dá),是當(dāng)前無人駕駛汽車探知周圍環(huán)境的核心部件,它通過向目標(biāo)發(fā)射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標(biāo)物反射回來的信號與發(fā)射信號進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對目標(biāo)進(jìn)行探測、跟蹤和識別。

 

 

1 無人駕駛汽車激光雷達(dá)探測器示意圖

 

 

2 激光雷達(dá)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖

 

 

激光雷達(dá)系統(tǒng)由激光源、Flash激光雷達(dá)、相控陣、掃描儀、定位導(dǎo)航系統(tǒng)和傳感器七大部分組成。本篇我們主要討論激光雷達(dá)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的反射鏡以及保護(hù)罩等材料的光學(xué)特性研究

 

激光雷達(dá)中關(guān)鍵材料的光學(xué)性能

 

反射率:激光雷達(dá)反射鏡會在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn),以達(dá)到更廣的視野,這就需要反射鏡對不同角度入射、不同波長的激光都有具有較高的反射率,而且不同角度下的反射率不能有明顯變化以保證成像精度,并能夠應(yīng)對不同波長的激光源。

 

透射率:雷達(dá)工作時,激光在光源、障礙物和接收器間傳播,以不同角度穿過鏡片、濾光片和保護(hù)罩等部件。因此,這些材料對一定波長范圍內(nèi),按不同角度入射激光的透射率應(yīng)盡量一致,才能保證成像效果。

 

島津SolidSpec-3700i(DUV)是世界*使用三個檢測器的深紫外可見近紅外分光光度計,實現(xiàn)了從深紫外區(qū)到近紅外區(qū)的高靈敏度檢測(165nm-3300nm),并配備超大樣品室,可以直接安裝可變角絕對反射/透射率附件。

 

 

激光雷達(dá)中關(guān)鍵材料的光學(xué)性能測試

 

反射率測試

三維成像激光雷達(dá)波長范圍一般在800~2000nm,常用的有905nm,960nm等。激光雷達(dá)中的反射鏡一般為鍍膜玻璃材料,使用島津SolidSpec-3700i(DUV),在入射角分別為10°、20°、40°和60°時測試了該材料對不同角度入射光信號的反射效果。

 

5 鍍膜材料的反射率測定結(jié)果(s偏振光)

 

6 鍍膜材料的反射率測定結(jié)果(p偏振光)

 

5、6中,該材料在800-2000nm(近紅外)的反射率高,且反射率沒有隨著入射角的變化而發(fā)生明顯改變,可以判斷角度影響較小。同時未發(fā)現(xiàn)s偏振光和p偏振光的結(jié)果存在明顯差異,判斷偏振影響也較小。使用該鍍膜材料作為反射鏡,能夠助力激光雷達(dá)“明察秋毫”。

 

透射率測試

使用島津SolidSpec-3700i(DUV),在入射角分別為20°、40°、60°時測試了保護(hù)罩材料對不同角度入射光的透射效果。

 

7 濾光片透射率率測試結(jié)果(s偏振光)

 

7測試結(jié)果顯示,該面罩材料在350-500nm(可見區(qū))范圍內(nèi)不透光,在500-2000nm范圍內(nèi)隨著入射角度變化,透射率也有明顯變化,可能對成像有一定影響。

 

結(jié)語

 

在科技創(chuàng)新令人目不暇給的今天,無人駕駛,作為其中一項尚有爭議的黑科技,已經(jīng)呼嘯著撲面而來。也許您對它期待已久,也許您選擇謹(jǐn)慎,但儀器的測試是最客觀的評價。通過對無人駕駛之眼——激光雷達(dá)中光學(xué)材料的檢測,島津SolidSpec-3700i(DUV)帶我們感受激光在雷達(dá)中的閃轉(zhuǎn)騰挪,揭密了這項黑科技的一角。在更多的了解之后,您對它的態(tài)度是否會發(fā)生變化呢?

 

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