Yangiliklar - TOF (Parvoz vaqti) tizimining asosiy printsipi va qo'llanilishi

Tezkor post olish uchun ijtimoiy tarmoqlarimizga obuna bo'ling

Ushbu turkum o'quvchilarga Parvoz vaqti (TOF) tizimi haqida chuqur va progressiv tushunchalarni taqdim etishga qaratilgan. Tarkib TOF tizimlarining to'liq ko'rinishini, jumladan bilvosita TOF (iTOF) va to'g'ridan-to'g'ri TOF (dTOF) haqida batafsil tushuntirishlarni o'z ichiga oladi. Ushbu bo'limlarda tizim parametrlari, ularning afzalliklari va kamchiliklari, turli xil algoritmlar ko'rib chiqiladi. Maqolada, shuningdek, TOF tizimlarining Vertical Cavity Surface Eitting Lasers (VCSELs), uzatish va qabul qilish linzalari, MDH, APD, SPAD, SiPM kabi qabul qiluvchi sensorlar va ASIC kabi haydovchi sxemalari kabi TOF tizimlarining turli komponentlari oʻrganiladi.

TOF (Parvoz vaqti) ga kirish

Asosiy tamoyillar

Parvoz vaqti degan ma'noni anglatadigan TOF yorug'lik muhitida ma'lum masofani bosib o'tish vaqtini hisoblash orqali masofani o'lchash uchun ishlatiladigan usuldir. Bu tamoyil birinchi navbatda optik TOF stsenariylarida qo'llaniladi va nisbatan sodda. Jarayon yorug'lik nurini chiqaradigan yorug'lik manbasini o'z ichiga oladi, emissiya vaqti qayd etilgan. Keyin bu yorug'lik nishonni aks ettiradi, qabul qiluvchi tomonidan ushlanadi va qabul qilish vaqti qayd etiladi. Bu vaqtlar farqi, t sifatida belgilangan, masofani aniqlaydi (d = yorug'lik tezligi (c) × t / 2).

ToF sensorlarining turlari

ToF sensorlarining ikkita asosiy turi mavjud: optik va elektromagnit. Ko'proq tarqalgan optik ToF sensorlari masofani o'lchash uchun odatda infraqizil diapazondagi yorug'lik impulslaridan foydalanadi. Ushbu impulslar sensordan chiqariladi, ob'ektni aks ettiradi va sensorga qaytadi, u erda sayohat vaqti o'lchanadi va masofani hisoblash uchun ishlatiladi. Bundan farqli o'laroq, elektromagnit ToF sensorlari masofani o'lchash uchun radar yoki lidar kabi elektromagnit to'lqinlardan foydalanadi. Ular shunga o'xshash printsip asosida ishlaydi, lekin ular uchun boshqa vositadan foydalanadilarmasofani o'lchash.

ToF Sensorlarining ilovalari

ToF sensorlari ko'p qirrali bo'lib, turli sohalarga birlashtirilgan:

Robototexnika:To'siqlarni aniqlash va navigatsiya uchun ishlatiladi. Masalan, Roomba va Boston Dynamics’ning Atlas kabi robotlari atrofini xaritalash va harakatlarini rejalashtirish uchun ToF chuqurlik kameralaridan foydalanadi.

Xavfsizlik tizimlari:Buzg'unchilarni aniqlash, signallarni ishga tushirish yoki kamera tizimlarini faollashtirish uchun keng tarqalgan harakat sensori.

Avtomobil sanoati:Moslashuvchan kruiz nazorati va to'qnashuvning oldini olish uchun haydovchiga yordam tizimlariga kiritilgan bo'lib, yangi avtomobil modellarida tobora keng tarqalgan.

Tibbiyot sohasi: Optik kogerent tomografiya (OCT) kabi invaziv bo'lmagan tasvirlash va diagnostikada, yuqori aniqlikdagi to'qimalar tasvirlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

Maishiy elektronika: Yuzni aniqlash, biometrik autentifikatsiya va imo-ishoralarni aniqlash kabi funksiyalar uchun smartfonlar, planshetlar va noutbuklarga birlashtirilgan.

Dronlar:Navigatsiya, to'qnashuvlarning oldini olish va maxfiylik va aviatsiya bilan bog'liq muammolarni hal qilish uchun foydalaniladi

TOF tizimi arxitekturasi

Oddiy TOF tizimi tavsiflanganidek masofani o'lchashga erishish uchun bir nechta asosiy komponentlardan iborat:

· Transmitter (Tx):Bunga lazer yorug'lik manbai kiradi, asosan aVCSEL, lazerni haydash uchun ASIC haydovchi sxemasi va kollimatsiya qiluvchi linzalar yoki difraksion optik elementlar va filtrlar kabi nurni boshqarish uchun optik komponentlar.
· Qabul qiluvchi (Rx):Bu qabul qiluvchi tomondagi linzalar va filtrlardan, TOF tizimiga qarab CIS, SPAD yoki SiPM kabi sensorlardan va qabul qiluvchi chipidan katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlash uchun tasvir signal protsessoridan (ISP) iborat.
·Quvvatni boshqarish:Barqarorlikni boshqarishVCSELlar uchun oqim nazorati va SPADlar uchun yuqori kuchlanish juda muhim, kuchli quvvat boshqaruvini talab qiladi.
· Dasturiy ta'minot qatlami:Bunga proshivka, SDK, OS va dastur qatlami kiradi.

Arxitektura VCSEL-dan kelib chiqqan va optik komponentlar tomonidan o'zgartirilgan lazer nurining qanday qilib kosmosda sayohat qilishini, ob'ektni aks ettirishini va qabul qiluvchiga qaytishini namoyish etadi. Ushbu jarayonda vaqt oralig'ini hisoblash masofa yoki chuqurlik ma'lumotlarini ochib beradi. Biroq, bu arxitektura shovqin yo'llarini qamrab olmaydi, masalan, quyosh nuridan kelib chiqadigan shovqin yoki ko'zgularning ko'p yo'lli shovqini, keyinchalik seriyada muhokama qilinadi.

TOF tizimlarining tasnifi

TOF tizimlari, birinchi navbatda, masofani o'lchash texnikasi bo'yicha toifalarga bo'linadi: to'g'ridan-to'g'ri TOF (dTOF) va bilvosita TOF (iTOF), har biri alohida apparat va algoritmik yondashuvlarga ega. Bu seriyalar, ularning afzalliklari, muammolari va tizim parametrlarini qiyosiy tahlil qilishdan oldin dastlab ularning tamoyillarini bayon qiladi.

TOFning oddiy ko'rinadigan printsipiga qaramay - yorug'lik impulsini chiqarish va masofani hisoblash uchun uning qaytishini aniqlash - murakkablik qaytib keladigan yorug'likni atrof-muhit nuridan farqlashda yotadi. Bu yuqori signal-shovqin nisbatiga erishish uchun etarlicha yorqin yorug'lik chiqarish va atrof-muhit yorug'lik shovqinini minimallashtirish uchun mos to'lqin uzunliklarini tanlash orqali hal qilinadi. Yana bir yondashuv - chiqarilgan yorug'likni chiroq bilan SOS signallariga o'xshatib, qaytib kelganda farqlanishi uchun kodlash.

Seriya dTOF va iTOFni solishtirishni davom ettiradi, ularning farqlari, afzalliklari va qiyinchiliklarini batafsil muhokama qiladi va TOF tizimlarini 1D TOFdan 3D TOFgacha boʻlgan maʼlumotlarning murakkabligiga qarab toifalarga ajratadi.

dTOF

To'g'ridan-to'g'ri TOF fotonning parvoz vaqtini bevosita o'lchaydi. Uning asosiy komponenti, Yagona Fotonli Ko'chki Diodi (SPAD) bitta fotonlarni aniqlash uchun etarlicha sezgir. dTOF fotonlarning kelish vaqtini o'lchash uchun vaqt bilan bog'liq yagona fotonlarni hisoblash (TCSPC) dan foydalanadi va ma'lum bir vaqt farqining eng yuqori chastotasiga asoslangan eng ehtimoliy masofani aniqlash uchun gistogramma tuzadi.

iTOF

Bilvosita TOF odatda uzluksiz to'lqin yoki impuls modulyatsiyasi signallaridan foydalangan holda chiqarilgan va qabul qilingan to'lqin shakllari o'rtasidagi fazalar farqi asosida parvoz vaqtini hisoblaydi. iTOF vaqt o'tishi bilan yorug'lik intensivligini o'lchaydigan standart tasvir sensori arxitekturasidan foydalanishi mumkin.

iTOF o'z navbatida uzluksiz to'lqin modulyatsiyasiga (CW-iTOF) va impuls modulyatsiyasiga (Pulsed-iTOF) bo'linadi. CW-iTOF chiqarilgan va qabul qilingan sinusoidal to'lqinlar orasidagi faza siljishini o'lchaydi, Pulsed-iTOF esa kvadrat to'lqin signallari yordamida fazalar almashinuvini hisoblaydi.

Keyingi o'qish:

Vikipediya. (nd). Parvoz vaqti. dan olindihttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Parvoz vaqti) | Tasvir datchiklarining umumiy texnologiyasi. dan olindihttps://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021 yil, 4 fevral). Microsoft Time Of Flight (ToF) - Azure Depth Platform-ga kirish. dan olindihttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023 yil 2 mart). Parvoz vaqti (TOF) datchiklari: chuqur ko'rib chiqish va ilovalar. dan olindihttps://www.escatec.com/news/time-of-flight-tof-sensors-an-in-depth-overview-and-applications

Veb-sahifadanhttps://faster-than-light.net/TOFSystem_C1/

muallif: Chao Guang

Rad etish:

Biz shu bilan eʼlon qilamizki, veb-saytimizda koʻrsatilgan baʼzi suratlar taʼlim va maʼlumot almashishni targʻib qilish maqsadida Internet va Vikipediyadan toʻplangan. Biz barcha ijodkorlarning intellektual mulk huquqlarini hurmat qilamiz. Ushbu tasvirlardan foydalanish tijorat maqsadlarida mo'ljallanmagan.

Agar foydalanilgan kontentdan biri sizning mualliflik huquqingizni buzadi deb hisoblasangiz, biz bilan bog'laning. Biz intellektual mulk qonunlari va qoidalariga rioya etilishini taʼminlash uchun tegishli choralarni koʻrishga, jumladan, tasvirlarni oʻchirish yoki tegishli atributni taqdim etishga tayyormiz. Bizning maqsadimiz mazmunga boy, adolatli va boshqalarning intellektual mulk huquqlarini hurmat qiladigan platformani saqlab qolishdir.

Iltimos, quyidagi elektron pochta manzili orqali biz bilan bog'laning:sales@lumispot.cn. Biz har qanday bildirishnoma olgandan so'ng darhol chora ko'rish majburiyatini olamiz va bunday muammolarni hal qilishda 100% hamkorlikni kafolatlaymiz.