Hvernig virka lidar "augu"?
Áður en við tölum um hvers vegna ryk hefur áhrif á viðurkenningaráhrif lidar, þurfum við fyrst að skýra hvernig lidar virkar.
LiDAR (LiDAR, fullu nafni Light Detection and Ranging) er virkur skynjari sem gefur frá sér leysigeisla af sjálfu sér og leysigeislinn endurkastar sér eftir að hafa lent á hlutum í kring. Með því að mæla tímann sem það tekur fyrir hvern leysipúls að koma aftur frá losun er hægt að reikna út fjarlægð og stefnu markhlutarins og búa þannig til þrívítt punktský af umhverfinu í kring.
Þessi hönnun getur fengið mjög nákvæmar umhverfisupplýsingar við kjöraðstæður, en það mun hafa mikil áhrif ef hún lendir í hlutum eins og regndropa, reyk, ryki osfrv. Þessar hindranir munu hafa áhrif á leysigeislann og hafa þannig áhrif á gæði merksins sem skilað er.
Hvernig truflar ryk leysimerki?
Þegar menn keyra bíla, ef það er ryk í umhverfinu, hefur það í raun lítil áhrif. En fyrir lidar er ryk í raun mjög erfið uppspretta truflana.
Þegar leysigeislinn rekst á rykagnir í loftinu verður dreifing og ljósið sem upphaflega ætti að ferðast í beinni línu sveigir frá rykagnunum. Slík dreifing mun gera afturmerkið veikara og óskýrara og sumt ljós getur ekki einu sinni snúið aftur til móttökuenda. Því meira ryk sem er, því alvarlegri verður ljósblettadreifingin og því veikara verður skilvirka merkið. Þetta mun að lokum birtast sem aukinn hávaða í punktskýjagögnum, óljósar útlínur hluta og jafnvel rangt mat kerfisins um að engin hindrun sé fyrir hendi.
Auk þess að sveigja ljós, veldur ryki einnig að geislinn tapar orku við útbreiðslu, sem veldur því að merkistyrkur sem ratsjármóttakarinn tekur á móti minnkar. Þegar merkisstyrkurinn fer niður í kringum hávaðastig skynjarans verður erfitt að greina nákvæmlega á milli raunverulegra endurkasta og bakgrunnshljóðs, sem hefur bein áhrif á nákvæmni á bilinu og getu til að bera kennsl á fjarlæga hluti.
Ryk getur einnig valdið mengun á LiDAR útsýnisgluggum. LiDAR sendi- og móttökugeislar þurfa að fara í gegnum gegnsætt hlífðargler eða glugga. Ef ryk er fest við yfirborð þessa glugga, og það safnast smám saman og verður þykkara með tímanum, mun leysirinn framleiða dreifða endurspeglun og frásog þegar hann fer í gegnum þetta mengunarlag og merki geislans sem fer út og kemur til baka mun veikjast eða jafnvel breyta stefnu sinni. Líkamleg lokun af þessu tagi hefur mikil áhrif á heildargæði punktskýsins. Fjarlægðarmælingin verður ekki aðeins ónákvæm heldur getur hún líka valdið því að kerfið trúi því ranglega að hindrun sé framundan eða sjái alls ekki raunverulegan hlut.
Hvernig á að draga úr áhrifum ryks á lidar
Reyndar hafa margar mótvægisaðgerðir verið lagðar til og beitt gegn ryktruflunum.
Ein hugmynd er að draga úr viðloðun ryks við gluggann frá vélbúnaðinum. Við hönnun skeljarefnis og húðunar ratsjársins er hægt að nota efni með mikla ljósgeislun og sterka -græðslugetu til að draga úr ryksöfnun á hlífðarhlífinni og tryggja þannig að leysirinn sé eins lítið stíflaður og mögulegt er. Til dæmis, í sumum notkunaratburðarásum, eru hlífðarhlífar með nanó-gróðureyðandi húðun á yfirborðinu notaðar til að koma í veg fyrir að ryk festist og lengja hreinsunarferil búnaðarins.
Á hugbúnaðarstigi hefur iðnaðurinn einnig þróað markvissa síunar- og viðurkenningaralgrím. Þessi reiknirit mun sameina styrkleika og fjarlægð leysirómsins og dreifingu punkta um punktskýið til að ákvarða hvaða punktar eru líklegri til að vera hávaði af völdum rykdreifingar og fjarlægja þá úr punktskýjagögnunum. Slík "rykhreinsun reiknirit" getur endurheimt punktskýjaupplýsingar um raunverulegt umhverfi að vissu marki og dregið úr áhrifum rangra hindrana.
Önnur aðferð er skynjarasamruni, sem er að sameina lidar við aðrar gerðir skynjara. Til dæmis geta myndavélar veitt myndupplýsingar til að greina ryk frá raunverulegum skotmörkum. Millimetra-bylgjuratsjá hefur betri ígengni við rigningu, þoku og ryk. Sameining þeirra getur myndað öflugra skynjunarkerfi, sem er mun áreiðanlegra en einn lidar í flóknu umhverfi.
Í sumum sérstökum öfgakenndum aðstæðum verður virkum hreinsunarráðstöfunum bætt við, svo sem að setja upp loftblásturstæki, bursta eða aðrar vélrænar hreinsieiningar utan á lidarinu til að hreinsa reglulega burt ryk á yfirborði gluggans. Hins vegar hefur þessi tegund af lausn hærri kostnaðar- og viðhaldskröfur og er aðallega notuð í iðnaðar- eða sérstöku vélmennaumhverfi.
Að lokum,
ryk hefur áhrif á LiDAR á margan hátt. Það truflar ekki aðeins útbreiðsluferil leysisins heldur dregur það einnig úr merkistyrk, mengar skynjaragluggann og leiðir að lokum til aukinnar hávaða í punktskýjagögnum, minni greiningarnákvæmni, styttra greiningarsviðs og jafnvel rangrar matar á hindrunum. Fyrir öryggis-mikilvæg forrit eins og sjálfvirkan akstur er ekki hægt að hunsa þessi áhrif.
