基于新型飞行时间的光学传感技术

2015-7-22 15:14| 发布者: 高华华| 查看: 1652| 评论: 0|来自: 研发埠

摘要: 遥感技术用来实现不与被测物体接触的同时收集相关信息。光学飞行时间测量技术可以根据传感器与目标时间的往返飞行时间确定两者之间的距离。传统的光学飞行时间传感器可以分为三类：直接飞行时间，距离选通成像，相位检测。尽管是一种新技术，但是这项技术已经在许多地方得到了应用，包括：传送带系统近距离监测用以体积、距离的测量；安全监视；水平传感探测；车辆监测；重型机械上的防撞传感器。 ... ... ...

光学飞行时间 , 遥感技术

（译者：王培德）

       遥感技术用来实现不与被测物体接触的同时收集相关信息。光学飞行时间测量技术可以根据传感器与目标时间的往返飞行时间确定两者之间的距离。

       传统的光学飞行时间传感器可以分为三类：直接飞行时间，距离选通成像，相位检测。尽管是一种新技术，但是这项技术已经在许多地方得到了应用，包括：
       传送带系统近距离监测用以体积、距离的测量；
       安全监视；
       水平传感探测；
       车辆监测；
       重型机械上的防撞传感器。

       例如，运输卡车和其他大型车辆的盲区十分大，很容易发生交通事故，因此需要一套先进的防撞系统。

       防撞系统的光学飞行时间传感器供应商LedderTech公司需要解决这个挑战性的问题。Ledder传感器需要安装在采矿运输车的关键位置。车轮的前、后区域需要不断地监测障碍物─所有的情况都需要显示到驾驶室的监控屏幕上。

图片来自LedderTech公司

工作原理

Ledder光学飞行时间传感器基于直接飞行时间的测量方法，但并不是直接使用模拟信号，Ledder的光处理首先要对传感器接收的回波探测范围进行采样。Ledder会放大采样信号的采样率和分辨率。最后，通过分析离散信号得到该区域中传感器到每个物体的距离。

图片来自LedderTech公司

       相比于其他使用硬件实现探测和测距的方法，Ledder则使用软件中的大量算法实现对距离的测量。

       通过对信号的处理，Ledder传感器可以根据十分微弱的回波信号计算出传感器到被测物体的精确距离。借助各种滤波器，Ledder传感器可以实现复杂天气（如灰尘、雨雪天气）下的物体检测。

       深入了解Ledeer传感器

图片来自LedderTech公司

       安装了标准亚微米CMOS后，LedderCore使光学飞行时间传感器的性能达到了最大化。将传感器和光电探测器、激光发射器以及光学部件组合在一起时，就组成了一套完整的传感器系统，这一套系统可以以较低的成本集成为脚印大小的部件。

       光电探测器主要负责将光脉冲转换成LedderCore可以处理的电信号。这项技术就保证了Ledder传感器可以使用大部分外接传感器，包括PIN二极管以及光电二极管。

       Ledder传感器使用低成本的硅PIN二极管来探测距离，可以在多种光线条件下使用。PIN二极管具有很好的线性度，即使在很强的入射光条件下也可以探测到微小的信号。各个传感器的排列可以是一维的，也可以是二维的，基于快速、平行的测量装置，可以实现2D、3D传感器的变换。

       这些传感器可以用于要求快速、准确得到位置及速度信息的器件。

       这种传感器的优点？

       1. 良好的距离功率比    相比于其他光学时间飞行传感器，Ledder传感器在等量的光线条件下可以检测更远的距离。
       2. 在低能见度的环境下任然可以使用    因为每个测量量都是由大量离散的激光脉冲构成，因此该技术可以在较大雨雪、灰尘天气下保持较好的测量性能。
       3. 单个检测元件可以实现多目标检测    这一优点充分利用了漫光源，一个小物体无法完全充满视野，小物体背后的环境也可以同时被监测到。

       Ledder是一项十分灵活的技术，可以安装到已经完成的传感器模块中，或为光学集成的用户解决方案提供一个封装的集成电路。加拿大Quebec市的国家光学研究所（INO）最初发现的光学飞行时间传感技术，现在已经被LedderTech公司开发并商业化。

       原文链接：http://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/10404/Better-Optical-Sensing-with-New-Time-of-Flight-Technology.aspx

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