Tellige meie sotsiaalmeedia kiire postituse saamiseks
Selle sarja eesmärk on pakkuda lugejatele põhjalikku ja järk-järgulist arusaamist lennuaja (TOF) süsteemi kohta. Sisu hõlmab põhjalikku ülevaadet TOF -süsteemide kohta, sealhulgas nii kaudse TOF (ITOF) kui ka otsese TOF (DTOF) üksikasjalikud selgitused. Need lõigud käsitlevad süsteemi parameetreid, nende plusse ja puudusi ning erinevaid algoritme. Artiklis uuritakse ka TOF -süsteemide erinevaid komponente, nagu näiteks vertikaalne õõnsuse pinna kiirgavad laserid (VCSELS), ülekande- ja vastuvõtuläätsed, vastuvõtu andurid nagu CIS, APD, SPAD, SIPM ja juhi vooluringid nagu ASIC.
Sissejuhatus TOF -i (lennu aeg)
Aluspõhimõtted
TOF, mis seisab lennu ajal, on meetod, mida kasutatakse vahemaa mõõtmiseks, arvutades keskmise vahemaa liikumiseks kuluva aja. Seda põhimõtet rakendatakse peamiselt optiliste TOF -stsenaariumide korral ja see on suhteliselt sirgjooneline. Protsess hõlmab valgusallikat, mis kiirgab valguskiirt, heitkoguste aeg on registreeritud. Seejärel peegeldab see valgus sihtmärki, see on vastuvõtja haaratud ja märgitakse vastuvõtu aeg. Nende aegade erinevus, mis on tähistatud kui t, määrab vahemaa (D = valguse kiirus (C) × T / 2).
TOF -andurite tüübid
TOF -andureid on kahte peamist tüüpi: optiline ja elektromagnetiline. Tavalisemad optilised TOF -andurid kasutavad kauguse mõõtmiseks kergeid impulsse, tavaliselt infrapuna vahemikus. Need impulsid kiirgatakse andurist, peegeldavad objekti ja naasevad andurisse, kus sõiduaega mõõdetakse ja mida kasutatakse vahemaa arvutamiseks. Seevastu elektromagnetilised TOF -andurid kasutavad vahemaa mõõtmiseks elektromagnetilisi laineid, näiteks radarit või lidar. Nad tegutsevad sarnasel põhimõttel, kuid kasutavad erinevat meediumivahemaa mõõtmine.
TOF -andurite rakendused
TOF -andurid on mitmekülgsed ja on integreeritud erinevatesse väljadesse:
Robootika:Kasutatakse takistuste tuvastamiseks ja navigeerimiseks. Näiteks sellised robotid nagu Roomba ja Boston Dynamics 'atlas kasutavad oma ümbruse kaardistamiseks ja planeerimise liikumiste kaardistamiseks TOF -i sügavuskaameraid.
Turvasüsteemid:Tavalised liikumisndurid sissetungijate tuvastamiseks, häirete käivitamiseks või kaamerasüsteemide aktiveerimiseks.
Autotööstus:Juhivahisüsteemidesse ühendatud püsikiiruse regulaatoriks ja kokkupõrke vältimiseks, muutudes uute sõidukite mudelites üha enam levinud.
Meditsiinivaldkond: Kasutatakse mitteinvasiivses pildistamisel ja diagnostikas, näiteks optilise sidususe tomograafia (OCT), suure eraldusvõimega kudede piltide tootmine.
Tarbeelektroonika: Integreeritud nutitelefonidesse, tahvelarvutitesse ja sülearvutitesse selliste funktsioonide jaoks nagu näotuvastus, biomeetriline autentimine ja žestide äratundmine.
Droonid:Kasutatakse navigeerimiseks, kokkupõrke vältimiseks ning privaatsuse ja lennundusprobleemide lahendamisel
TOF -süsteemi arhitektuur
Tüüpiline TOF -süsteem koosneb mitmest põhikomponendist, et saavutada vahemaa mõõtmine, nagu on kirjeldatud:
· Saatja (TX):See hõlmab laservalgusallikat, peamiselt aVcsel, juhi vooluahel ASIC laseriga juhtimiseks, ja optilised komponendid tala juhtimiseks, näiteks kollimaadläätsed või difraktiivsed optilised elemendid ja filtrid.
· Vastuvõtja (RX):See koosneb läätsedest ja filtritest vastuvõtvas otsas, sellised andurid nagu CIS, SPAD või SIPM sõltuvalt TOF -süsteemist ja pildisignaaliprotsessor (ISP), et töötleda suuri andmeid vastuvõtja kiibist.
·Võimuhaldus:Stabiilse haldamineVCSELS -i praegune juhtimine ja SPADS -i kõrge pinge on ülioluline, nõudes tugevat energiahaldust.
· Tarkvarakiht:See hõlmab püsivara, SDK, OS -i ja rakenduste kihti.
Arhitektuur näitab, kuidas VCSEL -ist pärit ja optiliste komponentide poolt modifitseeritud laserkiirega liikub kosmose kaudu, peegeldab objekti ja naaseb vastuvõtjale. Ajavahetuse arvutamine selles protsessis näitab kauguse või sügavuse teavet. Kuid see arhitektuur ei hõlma mürateesid, näiteks päikesevalgust põhjustatud müra või mitmeteede müra peegeldustest, mida arutatakse hiljem sarjas.
TOF -süsteemide klassifikatsioon
TOF -süsteeme liigitatakse peamiselt nende vahemaa mõõtmistehnikate järgi: otsene TOF (DTOF) ja kaudne TOF (ITOF), millest igaühel on selge riistvara ja algoritmiline lähenemisviis. Algselt kirjeldab seeria oma põhimõtteid enne nende eeliste, väljakutsete ja süsteemi parameetrite võrdlevat analüüsi.
Vaatamata näiliselt lihtsale TOF -i põhimõttele - valguse impulsi kiirgamisele ja vahemaa arvutamiseks naasmise tuvastamiseks - tähendab keerukus naasva valguse eristamine ümbritsevast valgusest. Sellega tegeletakse piisavalt ereda valguse eraldamisega, et saavutada kõrge signaali ja müra suhe ja valides keskkonnavalguse häirete minimeerimiseks sobivad lainepikkused. Teine lähenemisviis on kiirgava valguse kodeerimine, et see tagasitulekul eristataks, sarnaselt SOS -i signaalidele taskulambiga.
Sarja võrreldakse DTOF ja ITOF -i, arutades nende erinevusi, eeliseid ja väljakutseid üksikasjalikult ning liigitab TOF -süsteeme veelgi, lähtudes nende pakutava teabe keerukusest, ulatudes 1D TOF -ist 3D TOF.
dtof
Otsene TOF mõõdab otseselt footoni lennuaega. Selle põhikomponent, ühe footoni laviini diood (SPAD), on üksikute footonite tuvastamiseks piisavalt tundlik. DTOF kasutab footoni saabumiste aja mõõtmiseks aja korrelatsiooniga ühe footonite loendamist (TCSPC), konstrueerides histogrammi, et tuletada kõige tõenäolisem vahemaa, mis põhineb konkreetse ajavahe kõrgeimal sagedusel.
itof
Kaudne TOF arvutab lennuaega, tuginedes faasierinevusele eraldatud ja vastuvõetud lainekujude vahel, kasutades tavaliselt pidevat laine- või impulsimodulatsiooni signaale. ITOF saab kasutada standardseid pildianduri arhitektuure, mõõtes aja jooksul valguse intensiivsust.
ITOF jaguneb veelgi pideva laine modulatsiooniks (CW-ITOF) ja impulsi modulatsiooni (impulss-itof). CW-itof mõõdab faasi nihkumist kiirgavate ja saadud sinusoidaalsete lainete vahel, samal ajal kui impulss-itof arvutab faasi nihke, kasutades ruutlaine signaale.
Põhjem lugemine:
- Vikipeedia. (nd). Lennuaeg. Tagasi saadudhttps://en.wikipedia.org/wiki/time_of_flight
- Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). TOF (lennu aeg) | Kujutise andurite tavaline tehnoloogia. Tagasi saadudhttps://www.sony-emicon.com/en/technologies/tof
- Microsoft. (2021, 4. veebruar). Sissejuhatus Microsofti lennuajale (TOF) - Azure'i sügavusplatvorm. Tagasi saadudhttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-ti-offlight-tof
- Escatec. (2023, 2. märts). Lennuaeg (TOF) andurid: põhjalik ülevaade ja rakendused. Tagasi saadudhttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an--t--overview-and-applications
Veebilehelthttps://faster-than-light.net/tofsystem_c1/
autor: Chao Guang
Kohustustest loobumine:
Käesolevaga kuulutame, et mõned meie veebisaidil kuvatavad pildid on kogutud Internetist ja Vikipeediast, eesmärgiga edendada haridust ja teabe jagamist. Austame kõigi loojate intellektuaalomandi õigusi. Nende piltide kasutamine ei ole mõeldud kaubanduslikuks kasuks.
Kui usute, et mõni kasutatud sisu rikub teie autoriõigusi, võtke meiega ühendust. Oleme rohkem kui nõus võtma asjakohaseid meetmeid, sealhulgas piltide eemaldamist või nõuetekohase omistamise pakkumist, et tagada intellektuaalomandi seaduste ja määruste järgimine. Meie eesmärk on säilitada platvormi, mis on rikas sisu, õiglase ja austab teiste intellektuaalomandi õigusi.
Palun võtke meiega ühendust järgmisel e -posti aadressil:sales@lumispot.cn. Me kohustume võtma viivitamatuid meetmeid, saades teatise ja tagame selliste probleemide lahendamisel 100% -lise koostöö.
Postiaeg: 18. detsember 20123