L ỜI NÓI ĐẦU
1.2.2.Các thành phần chính của hệ thống Lidar điển hình
Cảm biến Lidar quét môi trường xung quanh và minh họa chúng ởđịnh dạng 3D ảo chủ yếu bao gồm nguồn laser, bắn ra các xung laser, máy quét, làm chệch
hướng ánh sáng trên cảnh và một máy dò, thu thập ánh sáng phản xạ. Các yếu tố hỗ
trợ khác, ví dụ, ống kính quang học.
Hệ thống lidar cần quét một vùng không gian khá rộng thông qua bộ thu phát
27
Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống Lidar [Nguồn: in3dplus.com]
Máy phát laser này như một ống bán dẫn, cấu tạo cũng giống như máy phát laser trong đầu đĩa CD hay máy in laser. Chúng bắn những tia sáng có bước sóng từ 400 đến 700 nano mét. Xe tựlái sử dụng LIDAR với tia laser có bước sóng gần với
bước sóng của tia hồng ngoại (khoảng 900 đến 1100 nano mét). Máy laser dùng để quét dưới nước thì dùng tia laser màu xanh lá cây có bước sóng ngắn hơn (khoảng
530 nano mét). Rõ ràng khi di chuyển ở những nơi có con người những tia laser này
sẽ nguy hại đến con người nhiều hơn là sử dụng máy bay để quét địa hình. Nói
chung trong tương lai LIDAR cần được cải tiến để an toàn hơn, tối ưu hiệu suất
năng lượng hoạt động, bởi những tia sáng có bước sóng cao hơn, tần số thấp hơn sẽ
tiêu tốn ít năng lượng hơn. Những chiếc xe tự lại hiện đại nhất sử dụng laser có
bước sóng 1550 nano mét với bán kính quét lên tới 200 mét so với trước đây chỉ 30
đến 40 mét cho một tia laser có bước sóng 905 mét.
Cảm biến quang hay còn được biết là một loại cảm biến chuyển đổi ánh sáng hay bức xạ thành tín hiệu điện có trong LIDAR là một loại cảm biến được cấu thành từ silicon hoặc gallium arsenide, được chế tạo cho độ nhạy tối đa phù hợp với bất kỳbước sóng nào mà laser đang sử dụng. Các loại máy dò cũng được dùng phù hợp với loại bước sóng và phạm vi LIDAR sử dụng. Các hệ thống LIDAR tầm ngắn
thường sử dụng các diot quang silicon đơn giản. Các hệ thống tầm xa sử dụng cái gọi là APDs. Chúng hoạt động tương tự như máy dò của Geiger, biến một photon
28
ánh sáng thành một lượng điện có thể đo được, do đó có thể phát hiện được một nguồn sáng thấp hơn nhiều. Khi kết hợp nhiều APD lại với nhau sẽ tạo ra một máy
dò được gọi là MPPC – Multi pixel photon counter.
Đểxoay một tia laser mà không gặp vấn đề với dây nguồn cung cấp cho nó,
chúng ta sử dụng hệ thống gương quay. Các hệ thống LIDAR hiện đại sử dụng
gương quay siêu nhỏ dựa trên công nghệ MEMS – Micro Electro Mechanical
Systems.