Odbiorniki dalmierzy laserowych to podsystemy optoelektroniczne odpowiedzialne za wykrywanie i znakowanie czasowe odbitej energii laserowej w celu umożliwienia precyzyjnego pomiaru odległości w czasie lotu (ToF). W UAV, UGV i USV, odbiornik dalmierza laserowego konwertuje słabe sygnały optyczne na dokładnie określone czasowo sygnały elektryczne, wspierając niezawodny zasięg przy wysokim tle słonecznym, tłumieniu atmosferycznym i wibracjach.
Na tej stronie znajdą Państwo wiodących dostawców odbiorników dalmierzy laserowych, wyposażonych w detektory APD, fotodiody PIN i SPAD o długościach fali 905 nm, 1064 nm i 1550 nm.
Przeczytaj Przegląd technologii
Elektronika laserowa i moduły czujników dla bezzałogowych statków powietrznych, platform bezzałogowych i systemów kontr-UAS
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Odbiorniki dalmierzy laserowych, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Odbiorniki dalmierzy laserowych firmy Analog Modules Inc.
Odbiorniki dalmierzy laserowych (LRF) to wysoce precyzyjne podsystemy optoelektroniczne, których zadaniem jest wykrywanie i oznaczanie czasu odbitej energii lasera. Podczas gdy nadajnik wysyła impuls, odbiornik jest głównym wyznacznikiem czułości systemu, precyzji pomiaru czasu i ogólnej dokładności pomiaru.
W przypadku UAV, UGV i USV, odbiornik dalmierza laserowego przekształca zwrócony sygnał optyczny w dyskretne, precyzyjnie określone czasowo zdarzenie elektryczne. Umożliwia to obliczanie odległości w oparciu o zasady Time-of-Flight (ToF). W profesjonalnych zastosowaniach bezzałogowych, odbiorniki te muszą działać w środowiskach niewspółpracujących, wykrywając słabe sygnały zwrotne przy wysokim szumie tła słonecznego, tłumieniu atmosferycznym i wibracjach platformy.
W dalmierzach laserowych fotodetektor służy jako główny element czujnikowy odbiornika, dyktując początkową konwersję energii optycznej na sygnał elektryczny. Wybór odpowiedniej architektury wymaga zrównoważenia czułości, jittera czasowego i ograniczeń SWaP-C (rozmiar, waga, moc i koszt).
Krzemowe fotodiody lawinowe (APD) i APD InGaA są standardem branżowym dla wysokowydajnych systemów bezzałogowych. Działając przy wysokim odchyleniu wstecznym, wykorzystują one wewnętrzne wzmocnienie poprzez jonizację uderzeniową.
Zarówno fotodiody PIN InGaAs, jak i ich krzemowe odpowiedniki nie posiadają wewnętrznego wzmocnienia, przez co są mniej czułe niż APD. Są one jednak odpowiednie do zastosowań krótkodystansowych, w których powracający sygnał jest silny. Ich podstawowymi zaletami są doskonała liniowość, niższe zużycie energii i uproszczony obwód odbiornika dalmierza laserowego, ponieważ nie wymagają obwodów polaryzacji wysokiego napięcia niezbędnych dla APD.
Działając w trybie Geigera, diody SPAD mogą wykrywać pojedyncze fotony. Zapewnia to wysoką czułość w misjach UAV dalekiego zasięgu i na dużych wysokościach oraz w architekturach liczących fotony, w tym w systemach kosmicznych. Chociaż oferują one wysoką czułość, zespoły inżynierów muszą zarządzać wyższymi wskaźnikami zliczeń w ciemno i złożonością obwodów wygaszania, aby zapobiec nasyceniu detektora.
Odbiorniki dalmierzy laserowych z procesorami zasięgu firmy Analog Modules Inc.
Wybór długości fali i odpowiedniego odbiornika dalmierza laserowego jest kompromisem między bezpieczeństwem lasera, dostępnością detektora i sposobem interakcji impulsu z otoczeniem. Odbiorniki LRF w systemach bezzałogowych są zazwyczaj zoptymalizowane dla następujących długości fal operacyjnych:
Integracja odbiorników dalmierzy laserowych różni się znacznie w zależności od środowiska platformy i konkretnego profilu misji.
Precyzyjny zasięg umożliwia dokładne rozwiązania balistyczne i skoordynowane celowanie. W zorientowanych na obronę przepływach pracy UAV i UGV odbiornik ułatwia połączenie między ISR a uderzeniem, zapewniając, że dane o odległości są przekazywane bezpośrednio do komputerów kontroli ognia z minimalnym opóźnieniem.
Odbiorniki LRF są często umieszczane w stabilizowanych systemach gimbalowych EO/IR. Taka integracja pozwala na georeferencje w czasie rzeczywistym, precyzyjne pomiary obiektów i zwiększoną świadomość sytuacyjną. W przypadku systemów pokładowych, elektronika odbiornika musi płynnie współpracować z procesorami misji, zachowując jednocześnie wyrównanie w osi optycznej pomimo wibracji platformy.
Dane dotyczące zasięgu lasera mają fundamentalne znaczenie dla stabilizacji wysokości i lotu podążającego za terenem, podczas gdy szersze mapowanie terenu zazwyczaj opiera się na architekturze skanowania LiDAR. W operacjach UAV odbiornik zapewnia aktualizacje o wysokiej częstotliwości, które pozwalają samolotowi utrzymać określoną odległość od powierzchni, podczas gdy w środowiskach morskich USV obsługuje profilowanie powierzchni i wykrywanie szczytów fal.
W przypadku pojazdów UGV i autonomicznych platform powietrznych odbiorniki LRF wzmacniają stos percepcji. Zapewniając pomiary odległości do przeszkód, odbiorniki te obsługują algorytmy planowania ścieżki i unikania kolizji. Ma to kluczowe znaczenie w środowiskach miejskich pozbawionych GPS lub zagraconych, w których czujniki wizualne mogą mieć trudności z postrzeganiem głębi.
W systemach wyposażonych do wyznaczania celów, kanały dekodowania odległości i wyznaczania celów są często oddzielne, ale zintegrowane, a odbiornik dostarcza precyzyjne dane o zasięgu w celu wsparcia procesów pracy z amunicją kierowaną. Ta aplikacja wymaga odporności na czynniki zaciemniające i odrzucanie szumów, aby zapewnić integralność powrotu lasera.
Odbiornik jest definiowany przez elektronikę obsługującą fotodetektor. W przeciwieństwie do standardowych odbiorników optycznych, łańcuch sygnałowy LRF musi specjalnie łagodzić błąd chodu, który jest przesunięciem czasowym spowodowanym zmiennymi amplitudami sygnału powrotnego, aby zachować precyzję. Jest to zwykle rozwiązywane przy użyciu dyskryminacji stałej frakcji lub zaawansowanych architektur taktowania z kompensacją amplitudy.
Chociaż łańcuch sygnałowy LRF jest wewnętrznie zdefiniowany przez elektronikę odbiornika, ogólna precyzja zasięgu zależy od synchronizacji ze sterownikiem diody laserowej. Jitter wyzwalania, czas narastania impulsu i częstotliwość powtarzania generowane przez sterowniki bezpośrednio wpływają na dokładność taktowania i kompensację błędów chodu w architekturze odbiornika. Osiągnięcie precyzji poniżej nanosekundy wymaga zatem skoordynowanego projektowania zarówno podsystemów nadawczych, jak i odbiorczych.
Kolejna generacja odbiorników dalmierzy laserowych zmierza w kierunku architektur System-on-Chip (SoC), w których detektor i logika przetwarzania znajdują się na tym samym podłożu. Wzrasta również dyskryminacja sygnału wspomagana przez sztuczną inteligencję, umożliwiając odbiornikowi rozróżnienie między prawidłowym powrotem celu a wrogimi zakłóceniami laserowymi lub hałasem środowiskowym. W ramach multimodalnego zestawu czujników, odbiornik dalmierza laserowego zapewnia wysokiej jakości dane odległości wymagane do weryfikacji danych przestrzennych z LiDAR, radaru i stereoskopowych systemów wizyjnych.
Wyszukiwanie firm i produktów
Subskrybuj cotygodniowy eBrief
Najnowsze osiągnięcia inżynieryjne i techniczne prosto do Twojej skrzynki odbiorczej - dołącz do tysięcy inżynierów, którzy je otrzymują.