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Einfacher Vergleich zwischen 905 nm und 1,5 μm LiDAR
Lassen Sie uns den Vergleich zwischen 905-nm- und 1550/1535-nm-LiDAR-Systemen vereinfachen und verdeutlichen:
| Besonderheit | 905nm LiDAR | 1550/1535nm LiDAR |
| Augenschutz | - Sicherer, aber mit Leistungsbegrenzungen aus Sicherheitsgründen. | - Sehr sicher, ermöglicht höhere Leistungsaufnahme. |
| Reichweite | - Kann aus Sicherheitsgründen eine begrenzte Reichweite haben. | - Größere Reichweite, da mehr Energie sicher genutzt werden kann. |
| Leistung bei Wetter | - Stärker von Sonnenlicht und Wetter beeinflusst. | - Funktioniert besser bei schlechtem Wetter und wird weniger von Sonnenlicht beeinträchtigt. |
| Kosten | - Günstiger, Bauteile sind gängiger. | - Teurer, benötigt spezielle Komponenten. |
| Am besten geeignet für | - Kostensensible Anwendungen mit moderatem Bedarf. | - Hochwertige Anwendungen wie autonomes Fahren erfordern große Reichweite und Sicherheit. |
Der Vergleich von 1550/1535-nm- und 905-nm-LiDAR-Systemen verdeutlicht mehrere Vorteile der Technologie mit längerer Wellenlänge (1550/1535 nm), insbesondere hinsichtlich Sicherheit, Reichweite und Leistung unter verschiedenen Umgebungsbedingungen. Diese Vorteile machen 1550/1535-nm-LiDAR-Systeme besonders geeignet für Anwendungen, die hohe Präzision und Zuverlässigkeit erfordern, wie beispielsweise autonomes Fahren. Im Folgenden werden diese Vorteile detailliert erläutert:
1. Verbesserte Augensicherheit
Der größte Vorteil von 1550/1535-nm-LiDAR-Systemen liegt in ihrer erhöhten Sicherheit für das menschliche Auge. Die längeren Wellenlängen werden von Hornhaut und Linse des Auges effizienter absorbiert, sodass das Licht nicht die empfindliche Netzhaut erreicht. Dank dieser Eigenschaft können diese Systeme mit höherer Leistung betrieben werden, ohne die zulässigen Expositionsgrenzwerte zu überschreiten. Dadurch eignen sie sich ideal für Anwendungen, die leistungsstarke LiDAR-Systeme erfordern, ohne die Sicherheit des Anwenders zu beeinträchtigen.
2. Größere Erfassungsreichweite
Dank der Möglichkeit, mit höherer Leistung sicher zu emittieren, erreichen 1550/1535-nm-LiDAR-Systeme eine größere Erfassungsreichweite. Dies ist entscheidend für autonome Fahrzeuge, die Objekte aus der Ferne erkennen müssen, um zeitnah reagieren zu können. Die durch diese Wellenlängen erzielte größere Reichweite gewährleistet eine bessere Antizipation und Reaktionsfähigkeit und erhöht somit die Sicherheit und Effizienz autonomer Navigationssysteme.
3. Verbesserte Leistung bei widrigen Wetterbedingungen
LiDAR-Systeme, die mit Wellenlängen von 1550/1535 nm arbeiten, zeigen eine bessere Leistung bei widrigen Wetterbedingungen wie Nebel, Regen oder Staub. Diese längeren Wellenlängen durchdringen atmosphärische Partikel effektiver als kürzere Wellenlängen und gewährleisten so Funktionalität und Zuverlässigkeit auch bei schlechter Sicht. Diese Fähigkeit ist essenziell für die konstante Leistung autonomer Systeme, unabhängig von den Umgebungsbedingungen.
4. Reduzierte Störungen durch Sonnenlicht und andere Lichtquellen
Ein weiterer Vorteil von 1550/1535-nm-LiDAR ist seine geringere Empfindlichkeit gegenüber Störungen durch Umgebungslicht, einschließlich Sonnenlicht. Die von diesen Systemen verwendeten Wellenlängen sind in natürlichen und künstlichen Lichtquellen weniger verbreitet, wodurch das Risiko von Störungen minimiert wird, die die Genauigkeit der Umgebungskartierung durch LiDAR beeinträchtigen könnten. Diese Eigenschaft ist besonders wertvoll in Szenarien, in denen präzise Erfassung und Kartierung entscheidend sind.
5. Materialdurchdringung
Auch wenn dies nicht für alle Anwendungen von primärer Bedeutung ist, können die längeren Wellenlängen von 1550/1535nm LiDAR-Systemen etwas andere Wechselwirkungen mit bestimmten Materialien ermöglichen und möglicherweise Vorteile in spezifischen Anwendungsfällen bieten, in denen das Durchdringen von Partikeln oder Oberflächen durch Licht (bis zu einem gewissen Grad) von Vorteil sein kann.
Trotz dieser Vorteile spielen bei der Wahl zwischen 1550/1535-nm- und 905-nm-LiDAR-Systemen auch Kosten und Anwendungsanforderungen eine Rolle. 1550/1535-nm-Systeme bieten zwar eine höhere Leistung und Sicherheit, sind aber aufgrund der Komplexität und der geringeren Produktionsmengen ihrer Komponenten in der Regel teurer. Daher hängt die Entscheidung für die 1550/1535-nm-LiDAR-Technologie oft von den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab, darunter die benötigte Reichweite, Sicherheitsaspekte, Umgebungsbedingungen und Budgetbeschränkungen.
Weiterführende Literatur:
1.Uusitalo, T., Viheriälä, J., Virtanen, H., Hanhinen, S., Hytönen, R., Lyytikäinen, J. & Guina, M. (2022). Konische RWG-Laserdioden mit hoher Spitzenleistung für augensichere LIDAR-Anwendungen bei etwa 1,5 μm Wellenlänge.[Link]
Abstrakt:Der Artikel „Hochleistungs-RWG-Laserdioden mit verjüngtem Spektrum für augensichere LIDAR-Anwendungen im Wellenlängenbereich um 1,5 μm“ befasst sich mit der Entwicklung von augensicheren Lasern mit hoher Spitzenleistung und Helligkeit für Automotive-LIDAR, die einen aktuellen Spitzenleistungsstand erreichen und Potenzial für weitere Verbesserungen bieten.
2. Dai, Z., Wolf, A., Ley, P.-P., Glück, T., Sundermeier, M., & Lachmayer, R. (2022). Anforderungen an LiDAR-Systeme für die Automobilindustrie. Sensors (Basel, Schweiz), 22.[Link]
Abstrakt:Die Publikation „Anforderungen an LiDAR-Systeme für die Automobilindustrie“ analysiert wichtige LiDAR-Kennzahlen wie Erfassungsbereich, Sichtfeld, Winkelauflösung und Lasersicherheit und legt den Schwerpunkt auf die technischen Anforderungen für Automobilanwendungen.
3. Shang, X., Xia, H., Dou, X., Shangguan, M., Li, M., Wang, C., Qiu, J., Zhao, L. & Lin, S. (2017). Adaptiver Inversionsalgorithmus für 1,5-µm-Sichtbarkeits-Lidar unter Einbeziehung des in situ ermittelten Ångström-Wellenlängenexponenten. Optics Communications.[Link]
Abstrakt:Der Artikel „Adaptive inversion algorithm for 1.5μm visibility lidar incorporating in situ Angstrom wavelength exponent“ stellt ein augensicheres Lidar mit einer Sichtweite von 1,5μm für überfüllte Orte vor, dessen adaptiver Inversionsalgorithmus eine hohe Genauigkeit und Stabilität aufweist (Shang et al., 2017).
4.Zhu, X., & Elgin, D. (2015). Lasersicherheit bei der Konstruktion von Nahinfrarot-Scanning-LIDARs.[Link]
Abstrakt:Der Artikel „Laser safety in design of near-infrared scanning LIDARs“ erörtert Aspekte der Lasersicherheit bei der Entwicklung augensicherer Scanning-LIDARs und weist darauf hin, dass eine sorgfältige Parameterauswahl für die Gewährleistung der Sicherheit von entscheidender Bedeutung ist (Zhu & Elgin, 2015).
5.Beuth, T., Thiel, D., & Erfurth, MG (2018). Die Gefahr der Akkommodation und des Scannens von LIDARs.[Link]
Abstrakt:Die Studie "The hazard of accommodation and scanning LIDARs" untersucht die mit LIDAR-Sensoren für die Automobilindustrie verbundenen Lasersicherheitsrisiken und legt nahe, dass die Lasersicherheitsbewertungen für komplexe Systeme, die aus mehreren LIDAR-Sensoren bestehen, überdacht werden müssen (Beuth et al., 2018).
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Veröffentlichungsdatum: 15. März 2024