نگاهی اجمالی به مفهوم رادار (RADAR) و لیدار (LIDAR) و تفاوتهای آنها

سامانه‌های رادار (RADAR) و لیدار (LIDAR) چه کاربردی دارند؟ تفاوت سامانه رادار و لیدار چیست؟ اگر بخواهیم یک پاسخ کلی بدهیم می‌توان گفت سامانه لیدار وضوح و دقت بالاتری در آشکارسازی موقعیت اجسام دارد، در حالی که سامانه رادار، برد بیشتر و عملکرد بهتری در شرایط گرد و غبار و دود دارد. در این مقاله به پرسش‌های مطرح شده با جزییات بیشتری پاسخ خواهیم داد. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

نگاهی اجمالی به مفهوم رادار (RADAR) و لیدار (LIDAR) و تفاوتهای آنها

سامانه لیدار (LIDAR)

واژه لیدار (LIDAR) مخفف Light Detection and Ranging به معنی آشکارسازی نور و مسافت‌یابی است. در سامانه لیدار، لیزر ساطع می‌شود و نور منعکس شده از جسم توسط یک حسگر دریافت می‌شود. اغلب حسگرهای لیدار برای نقشه‌برداری محیط در خودروهای خودران کاربرد دارند. مدت زمان انتشار نور و انعکاس آن اندازه‌گیری می‌شود. به زمان رفت و برگشت نور، زمان پرواز (ToF) گفته می‌شود. با دانستن سرعت نور و مدت زمان ToF می‌توان فاصله جسمی را که نور از آن منعکس شده، به دست‌آورد. این مقدار توسط حسگر محاسبه می‌شود. حسگر‌های لیدار معمولا از طیف نور فروسرخ و مرئی و فرابنفش استفاده می‌کنند. روش‌های به کاربرده شده برای به دست آوردن فاصله جسم تا حسگر متنوع است. برخی حسگرها به جای روش ToF از روش مثلث (Triangulation) برای محاسبه موقعیت جسم استفاده می‌کنند. این نوع حسگرها که روش مثلث را به کار می‌برند، دقت و وضوح بالایی دارند. پرتوی لیزر حسگر لیدار می‌تواند متمرکز باشد وگسترده نشود. متمرکز بودن پرتوی لیزر وضوح بالاتر را نتیجه می‌دهد.

نگاهی اجمالی به مفهوم رادار (RADAR) و لیدار (LIDAR) و تفاوتهای آنها

تصویر بالا داده منعکس‌شده از حسگر لیدار است. در تصویر پایین نقاط دورتر روشن‌تر و نقاط نز‌دیک‌تر تیره به نمایش در می‌آیند.

سامانه رادار (RADAR)

واژه رادار (RADAR) به معنی آشکارسازی رادیویی و مسافت‌یابی است. رادار از امواج رادیویی استفاده می‌کند و سرعت و برد جسم را محاسبه می‌کند. امواج رادیویی جذب کمتر و میرایی کمتری دارند به همین دلیل برای کاربردهای با برد بالاتر عملکرد بهتری دارد. در تصویر زیر خواهید دید که امواج رادیویی مورد استفاده در رادار طول موج بلندتری نسبت به امواج لیدار دارند. اگر جسمی نسبت به طول موج امواج مورد استفاده کوچکتر باشد انرژی کافی برای انعکاس امواج ندارد، بنابراین قابل آشکارسازی نخواهد بود. در کاربرد معمولا از امواج با فرکانس بالاتر و در نتیجه طول موج پایین‌تر برای رادار استفاده می‌شود تا اجسام با ابعاد کوچک‌تر نیز قابل آشکارسازی باشند. امواج فرکانس بالاتری که در رادار استفاده می‌شود mm-wave هستند. در طیف فرکانسی، این امواج در جایگاه پایین‌تری از امواج رادیویی قرار دارند. امواج لیدار طول موج پایین‌تری نسبت به امواج میکروویو دارند بنابراین وضوح بالاتری دارند.

نگاهی اجمالی به مفهوم رادار (RADAR) و لیدار (LIDAR) و تفاوتهای آنها

در رادار از دو روش رایج استفاده می‌شود:

1) زمان پرواز (ToF): همانند حسگر لیدار مدت زمان رفت و برگشت امواج رادیویی را محاسبه می‌کند.

2) امواج پیوسته با مدولاسیون فرکانسی(FMCW): در این روش فرکانس موج مدوله شده با فرکانس موج بازگشتی از جسم مقایسه می‌شود. با کمک اختلاف فرکانسی ایجاد شده، فاصله جسم تا حسگر مشخص می‌شود. این روش نسبت به روش زمان پرواز آسان‌تر و ازران‌تر است. همچنین روش FMCW سرعت بالاتری در تشخیص اجسام دارد چون از دو آنتن فرستنده و گیرنده استفاده می‌کند و به طور همزمان موج ارسال می‌شود.

در نوع دیگر FMCW، موج مدوله نمی‌شود و از اثر داپلر برای آشکارسازی سرعت بهره می‌گیرد. برای تشخیص سرعت خودروهای در حال حرکت از این روش استفاده می‌شود.

سامانه سونار (SONAR)

واژه سونار (SONAR) به معنای ناوبری و فاصله‌یابی صوتی است. در سامانه‌های سونار نیز همانند روش‌های رادار عمل می‌شود با این تفاوت که طول موج امواج از رادار بلندتر است.

هزینه

حسگرهای لیدار نسبت به رادار گران‌قیمت هستند. علت آن را می‌توان در امکانات موردنیاز حسگر لیدار دانست. در حسگرهای لیدار از روش ToF استفاده می‌شود که نیاز به تجهیزات الکترونیکی سرعت بالا دارد. همچنین به گیرنده‌های تصویر (CCD) و موتور و لیزر نیاز است تا امواج موردنظر تولید شوند. حسگرهای لیدار برای بخش‌های چرخان به موتور و انکودر نیاز دارند درحالی‌ که رادار تنها به تعدادی آنتن ثابت نیاز دارد.

حجم داده محاسباتی

رادار داده‌های کمتری تولید می‌کند. لیدار داده‌های بیشتری ارسال می‌کند. داده تولیدی رادار ممکن است بهترین نباشد اما با داده‌های حسگر لیدار اطلاعات مفید زیادی استخراج می‌شود.

کلام پایانی

اگر هدف شما آشکارسازی خودرو و سرعت آن است سامانه رادار مناسب است. اما اگر می‌خواهید موقعیت مکانی دقیق جسم را بیابید یا به نقشه‌برداری بپردازید سامانه لیدار عملکرد بهتری دارد. همچنین در شرایط گرد و غبار و دود یا بارانی، رادار از لیدار بهتر عمل می‌کند.


در زمینه کاربرد حسگرهای لیدار و رادار بیشتر بخوانید:
>>بررسی ایمنی پلها با استفاده از ربات بازرس Seekur
>>آزمایش نسل جدید وسایل حمل و نقل عمومی خودران در لندن
>>تصویر برداری سه بعدی از بال پرندگان در حال پرواز


منبع: robohub

استفاده و بازنشر این نوشتار تنها با ذکر لینک منبع و نام «مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی» مجاز است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن