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

Tezkor postlar uchun ijtimoiy tarmoqlarimizga obuna bo'ling

Ushbu turkum o'quvchilarga Parvoz vaqti (TOF) tizimini chuqur va izchil tushunishni ta'minlashga qaratilgan. Tarkib TOF tizimlarining keng qamrovli sharhini, jumladan, bilvosita TOF (iTOF) va to'g'ridan-to'g'ri TOF (dTOF) ning batafsil tushuntirishlarini qamrab oladi. Ushbu bo'limlarda tizim parametrlari, ularning afzalliklari va kamchiliklari hamda turli algoritmlar ko'rib chiqiladi. Maqolada shuningdek, TOF tizimlarining turli komponentlari, masalan, vertikal bo'shliq yuzasi nurlantiruvchi lazerlar (VCSEL), uzatish va qabul qilish linzalari, CIS, APD, SPAD, SiPM kabi qabul qiluvchi sensorlar va ASIC kabi drayver sxemalari ko'rib chiqiladi.

TOF (Parvoz vaqti) ga kirish

Asosiy tamoyillar

TOF, Parvoz vaqti degan ma'noni anglatadi, yorug'likning muhitda ma'lum bir masofani bosib o'tish vaqtini hisoblash orqali masofani o'lchash uchun ishlatiladigan usuldir. Bu tamoyil asosan optik TOF stsenariylarida qo'llaniladi va nisbatan sodda. Jarayon yorug'lik manbai tomonidan yorug'lik nurini chiqarishni o'z ichiga oladi, nurlanish vaqti qayd etiladi. Keyin bu yorug'lik nishondan aks etadi, qabul qilgich tomonidan ushlanadi va qabul qilish vaqti qayd etiladi. Bu vaqtlar orasidagi farq, t bilan belgilanadi, masofani belgilaydi (d = yorug'lik tezligi (c) × t / 2).

ToF sensorlarining turlari

ToF sensorlarining ikkita asosiy turi mavjud: optik va elektromagnit. Optik ToF sensorlari, odatda infraqizil diapazonda, masofani o'lchash uchun yorug'lik impulslaridan foydalanadi. Bu impulslar sensordan chiqariladi, ob'ektdan aks etadi va sensorga qaytadi, u yerda harakatlanish vaqti o'lchanadi va masofani hisoblash uchun ishlatiladi. Bunga javoban, elektromagnit ToF sensorlari masofani o'lchash uchun radar yoki lidar kabi elektromagnit to'lqinlardan foydalanadi. Ular shunga o'xshash printsip asosida ishlaydi, lekin boshqa muhitdan foydalanadilar.masofani o'lchash.

ToF sensorlarining qo'llanilishi

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 atrof-muhitni xaritalash va harakatlarni rejalashtirish uchun ToF chuqurlik kameralaridan foydalanadilar.

Xavfsizlik tizimlari:Bosqinchilarni aniqlash, signallarni ishga tushirish yoki kamera tizimlarini faollashtirish uchun harakat sensorlarida keng tarqalgan.

Avtomobilsozlik sanoati:Moslashuvchan kruiz nazorati va to'qnashuvning oldini olish uchun haydovchiga yordam berish tizimlariga kiritilgan va yangi avtomobil modellarida tobora keng tarqalgan.

Tibbiyot sohasiYuqori aniqlikdagi to'qima tasvirlarini ishlab chiqaradigan optik kogerent tomografiya (OCT) kabi invaziv bo'lmagan tasvirlash va diagnostikada qo'llaniladi.

Iste'molchi elektronikasiYuzni aniqlash, biometrik autentifikatsiya va imo-ishoralarni aniqlash kabi funksiyalar uchun smartfonlar, planshetlar va noutbuklarga integratsiyalashgan.

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

TOF tizim arxitekturasi

Odatdagi TOF tizimi masofani o'lchash uchun bir nechta asosiy komponentlardan iborat bo'lib, ular quyidagicha tavsiflanadi:

· Uzatuvchi (Tx):Bunga lazer nur manbai, asosan, kiradiVCSEL, lazerni boshqarish uchun ASIC drayver sxemasi va kollimatsiya qiluvchi linzalar yoki difraksion optik elementlar kabi nurni boshqarish uchun optik komponentlar va filtrlar.
· Qabul qilgich (Rx):Bunga qabul qiluvchi tomondagi linzalar va filtrlar, TOF tizimiga qarab CIS, SPAD yoki SiPM kabi sensorlar va qabul qiluvchi chipidan katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlash uchun tasvir signali protsessori (ISP) kiradi.
·Quvvatni boshqarish:Barqarorlikni boshqarishVCSELlar uchun tokni va SPADlar uchun yuqori kuchlanishni boshqarish juda muhim bo'lib, kuchli quvvatni boshqarishni talab qiladi.
· Dasturiy ta'minot qatlami:Bunga dasturiy ta'minot, SDK, OS va dastur qatlami kiradi.

Arxitektura VCSEL dan kelib chiqqan va optik komponentlar tomonidan o'zgartirilgan lazer nurining fazoda qanday harakatlanishini, ob'ektdan aks etishini va qabul qilgichga qaytishini ko'rsatadi. Bu jarayonda vaqt oralig'ini hisoblash masofa yoki chuqurlik haqidagi ma'lumotlarni ochib beradi. Biroq, bu arxitektura shovqin yo'llarini, masalan, quyosh nuri keltirib chiqaradigan shovqin yoki aks ettirishdan kelib chiqadigan ko'p yo'nalishli shovqinni qamrab olmaydi, bu haqda keyinroq seriyada muhokama qilinadi.

TOF tizimlarining tasnifi

TOF tizimlari asosan masofani o'lchash texnikalari bo'yicha tasniflanadi: to'g'ridan-to'g'ri TOF (dTOF) va bilvosita TOF (iTOF), ularning har biri o'ziga xos apparat va algoritmik yondashuvlarga ega. Seriya dastlab ularning tamoyillarini bayon qiladi va keyin ularning afzalliklari, muammolari va tizim parametrlarining qiyosiy tahlilini chuqurroq o'rganadi.

TOFning oddiy ko'rinadigan printsipiga qaramay - yorug'lik impulsini chiqarish va uning qaytishini aniqlash orqali masofani hisoblash - murakkablik qaytib kelayotgan yorug'likni atrof-muhit yorug'ligidan farqlashda. Bunga yuqori signal-shovqin nisbatiga erishish uchun yetarlicha yorqin yorug'lik chiqarish va atrof-muhit yorug'ligining aralashuvini minimallashtirish uchun tegishli to'lqin uzunliklarini tanlash orqali erishiladi. Yana bir yondashuv - chiroq yordamida SOS signallariga o'xshab, qaytib kelganda ajralib turadigan qilib chiqarilgan yorug'likni kodlash.

Seriya dTOF va iTOF ni taqqoslashni davom ettiradi, ularning farqlari, afzalliklari va qiyinchiliklarini batafsil muhokama qiladi va TOF tizimlarini ular taqdim etadigan ma'lumotlarning murakkabligiga qarab 1D TOF dan 3D TOF gacha bo'lgan toifalarga ajratadi.

dTOF

To'g'ridan-to'g'ri TOF fotonning parvoz vaqtini to'g'ridan-to'g'ri o'lchaydi. Uning asosiy komponenti, Yagona Fotonli Avalanche Diodi (SPAD), yakka fotonlarni aniqlash uchun yetarlicha 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 asoslanib eng ehtimoliy masofani aniqlash uchun gistogramma tuzadi.

iTOF

Bilvosita TOF parvoz vaqtini odatda uzluksiz to'lqin yoki impulsli modulyatsiya signallaridan foydalangan holda chiqarilgan va qabul qilingan to'lqin shakllari orasidagi fazalar farqi asosida hisoblaydi. iTOF vaqt o'tishi bilan yorug'lik intensivligini o'lchash uchun standart tasvir sensori arxitekturalaridan foydalanishi mumkin.

iTOF qo'shimcha ravishda uzluksiz to'lqin modulyatsiyasi (CW-iTOF) va impulsli modulyatsiyaga (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 faza siljishini hisoblaydi.

Qo'shimcha o'qish:

Vikipediya. (va). Parvoz vaqti. Olingan manbahttps://en.wikipedia.org/wiki/Time_of_flight
Sony Semiconductor Solutions Group. (nd). ToF (Parvoz vaqti) | Tasvir sensorlarining umumiy texnologiyasi. Olingan manba:https://www.sony-semicon.com/en/technologies/tof
Microsoft. (2021, 4 fevral). Microsoft Time Of Flight (ToF) ga kirish - Azure Depth Platform. Manbadan olindihttps://devblogs.microsoft.com/azure-depth-platform/intro-to-microsoft-time-of-flight-tof
ESCATEC. (2023, 2 mart). Parvoz vaqti (TOF) sensorlari: Chuqur umumiy ma'lumot va qo'llanilishi. Olingan manba:https://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

Ogohlantirish:

Biz shu bilan veb-saytimizda namoyish etilgan ba'zi tasvirlar ta'lim va axborot almashishni targ'ib qilish maqsadida Internet va Vikipediyadan olinganligini e'lon qilamiz. Biz barcha ijodkorlarning intellektual mulk huquqlarini hurmat qilamiz. Ushbu tasvirlardan tijorat maqsadlarida foydalanish mo'ljallanmagan.

Agar siz foydalanilgan kontentning birortasi sizning mualliflik huquqingizni buzadi deb hisoblasangiz, iltimos, biz bilan bog'laning. Biz intellektual mulk qonunlari va qoidalariga rioya qilinishini ta'minlash uchun rasmlarni olib tashlash yoki tegishli mualliflik huquqini taqdim etish kabi tegishli choralarni ko'rishga tayyormiz. Bizning maqsadimiz - mazmunga boy, adolatli va boshqalarning intellektual mulk huquqlarini hurmat qiladigan platformani saqlab qolish.

Iltimos, biz bilan quyidagi elektron pochta manzili orqali bog'laning:sales@lumispot.cnBiz har qanday bildirishnomani olgandan so'ng darhol choralar ko'rishga va bunday muammolarni hal qilishda 100% hamkorlikni kafolatlashga majburmiz.