Лазерный сканер в машине: зачем он нужен и как работает

До недавнего времени системы адаптивного круиз-контроля использовали для нащупывания безопасной дистанции до впереди идущего автомобиля радарные датчики. Теперь им на помощь пришел еще и лазерный сканер.

Начиная с модели А8 компания Audi теперь комплектует свои автомобили лазерными сканерами, которые в паре с радарными датчиками обеспечивают большую безопасность при активации системы адаптивного круиз-контроля. Появилась такая система и на новой Audi Q8. Тестируя этот автомобиль, мы по достоинству оценили работоспособность системы, однако то, как она работает, осталось за кадром. Рассмотрим особенности ее работы.

По принципу действия этот сканер очень похож на радарный датчик, но вместо волн радара посылаются лучи лазера, которые отражаются при попадании на внешнюю поверхность других объектов. Путем определения времени от излучения до приема отраженных лучей система определяет удаление до соответствующего объекта. Главным и существенным отличием от радарного датчика является характеристика распространения лучей. Если волны от радарного излучателя покрывают большое пространство в виде расширяющегося конуса, то фокусировка отдельных лазерных лучей обеспечивает точечное распространение. Так, чтобы просканировать большое пространство, многочисленные единичные лазерные лучи посылаются веерообразно и на многих уровнях. Лазерные импульсы имеют длину волны около 905 нм, их электромагнитное излучение невидимо для человеческого глаза и не оказывает вреда из-за своей низкой интенсивности. Приводимое в движение электродвигателем, вращающееся с частотой 700 об/мин зеркало веерообразно распределяет лазерные лучи в пространстве. Свет от передающего модуля попадает на поверхность зеркала и излучается, а после излучения возвращается на приемный диод сканера. При этом отраженные лучи попадают на нижнюю часть зеркала и оттуда на фотодиоды. Фотодиоды преобразуют оптическую информацию в электрические сигналы.

Слева: блок управления лазерного адаптивного круиз-контроля. Справа: блок управления адаптивного круиз-контроля.

Горизонтальная зона контроля лазерного сканера составляет угол порядка 145°, а зона дальности занимает в среднем около 80 м. При этом объекты могут быть успешно обнаружены начиная с расстояния около 10 см. Горизонтальное же разрешение составляет 0,25° и является существенно более точным, чем у радарной техники. Тем самым лазерный сканер является идеальным дополнением к радару дальнего действия.

Хотя радарная система и имеет существенно большую дальность действия (250 м), ее угол обзора около (35°) значительно меньше, по сравнению с лазерным сканером.

Лазерная техника имеет неоспоримое преимущество в том, что может действовать независимо от освещенности окружающей среды. Кроме того, точность измерений не зависит от удаленности. Принимаемые отраженные сигналы состоят из большого числа точек. Высокая разрешающая способность позволяет измерять контуры объектов намного точнее и проводить дифференцированную классификацию объектов разного типа. Система способна распознавать легковые, грузовые автомобили, мотоциклы и т. д. Также различаются люди и геометрические структуры — отбойники и другие объекты, ограничивающие проезжую часть.

Слева: зона передачи. Справа: зона приема.

А как быть в непогоду? На этот случай лазерный сканер предусмотрительно оснащен механизмом очистки. На одной из сторон модуля есть выдвижная форсунка омывателя. Соответствующий электрический насос, установленный непосредственно на бачке омывателя, снабжает жидкостью форсунки омывателя лазерного сканера и камеры заднего вида. Оригинальным решением является то, что в зависимости от направления вращения двигателя насоса очищается или лазерный сканер, или камера заднего вида. Блок управления лазерного сканера сам распознает загрязнения на поверхности сканера, после чего дается команда блоку управления бортовой сети, который, в свою очередь, выдает команду на очистку блоку управления насоса.