science >> Wetenschap >  >> Fysica

LiDAR verwerft bereiksignalen met micron-nauwkeurigheid

Fig. Invloed van FM-niet-lineariteit op meetresultaten. Krediet:XIOPM

Light Detection And Ranging (LiDAR) is bekend omdat het een hoge nauwkeurigheid biedt, en toont veelbelovende vooruitzichten in autonome voertuigen en diverse veld. Traditionele frequentiegemoduleerde continue golf (FMCW) LiDAR-bereik is gebaseerd op heterodyne detectie, onbekende afstand berekenen door de frequentie van het interferentiesignaal te extraheren. Echter, dergelijke techniek lijdt aan niet-lineariteit van frequentiemodulatie (FM), wat leidt tot onnauwkeurige meetresultaten.

Vanwege de niet-lineaire relatie tussen de lasergolflengte en de injectiestroom, het spectrum van het slagsignaal wordt verbreed, hoewel de laser een driehoeksignaal uitzendt.

Het probleem oplossen, een onderzoeksteam onder leiding van prof. Zhang Wenfu van het Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) stelde een nieuwe benadering voor die de variërende signalen met gelijke frequentie-intervallen bemonstert met behulp van een microresonator-solitonkam. De resultaten zijn gepubliceerd in Optica Letters .

In het nieuwe systeem is nauwkeurige zwevingsfrequentie is niet vereist, zodat de gegevensverwerkingsstap aanzienlijk wordt vereenvoudigd. In plaats daarvan, de onbekende afstand wordt gegeven door de lineaire relatie tussen het gemeten frequentie-interval en de overeenkomstige fase van het bereiksignaal.

Verder, dankzij de stabiele frequentiekarakteristieken van de solitonkam zorgen voor nauwkeurige bemonstering, het systeem is bijna ongevoelig voor externe interferentie. Het optische pad van het systeem wordt bijna niet beïnvloed door de omgevingstemperatuur en vochtigheid, aangezien de lange optische vezel niet wordt gebruikt.

Het experiment toont aan dat de meetfout kleiner is dan 20 m op een meetafstand van 2 meter, het veelbelovende resultaat en de hierboven beschreven voordelen geven aan dat de voorgestelde aanpak een sterk toepassingspotentieel heeft in precisiefabricage.