Lasergestützte Abstandsmessung Lidar auf dem Vormarsch

Rotierende Spiegel – der Klassiker

In den meisten Anwendungen hat sich bis heute die naheliegendste Lösung etabliert: Der Laserstrahl wird über rotierende Spiegel so gelenkt, dass er das FOV Punkt für Punkt abscannt. Als Sensor dient meist ein Photodetektor. Das kann eine einzelne Photodiode sein, die im endgültigen Bild einem Pixel entspricht, oder ein kleineres Array mit 4 bis 16 Pixeln. Entsprechende Systeme werden bereits von Automobilzulieferern angeboten. Bei einer maximalen Reichweite von rund 150 m deckt der Strahl dabei in der y-Achse einen Winkel von über 140° ab und rund 3° in der z-Achse. Mit einer Framerate von 58.000 pps erreichen solche Systeme eine Tiefengenauigkeit von rund 4 cm.

Im Vergleich zu anderen Technologien wie Radar, Ultraschall oder Kameras kann das Lidar so einen großen Winkel abdecken. Theoretisch ermöglichen die rotierenden Spiegel sogar einen 360°-Rundumblick. Einige Hersteller benutzen dieses Verfahren daher in ihren Feldversuchen für selbstfahrende Autos. Um eine wirklich umfassende Abdeckung zu erreichen, gibt es dabei jedoch zu viele „Blind Spots“, sodass das Lidar durch andere Technologien wie Radar und Kameras ergänzt werden muss.

 

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Lidar auf dem Vormarsch

Lasergestützte Abstandsmessung

Ein weiterer Nachteil ist der verhältnismäßig hohe Platzbedarf. Ein Lidar mit beweglichen Spiegeln benötigt aktuell einen Raum von rund 10,5 cm × 6 cm × 10 cm. Die meisten Fahrzeuge haben daher auf dem Dach eine Beule, die an das Blaulicht eines Polizeiautos erinnert. Das sieht nicht besonders ansprechend aus, sodass sich viele Fahrzeughersteller kleinere Lösungen wünschen, die unauffällig in Scheinwerfergehäuse oder hinter dem Rückspiegel eingebaut werden können.

Durch seine beweglichen Elemente ist das System außerdem vergleichsweise anfällig für Stöße, Vibrationen und extreme Temperaturen, aber auch für Verschmutzungen, die die Rotation der Spiegel hemmen könnten. Ziel der Entwicklung ist daher ein kleineres Lidar ohne mechanische Komponenten: ein Solid-State-Lidar.