LiDAR vs. Radar: So sánh và phân tích toàn diện

LiDAR và radar là hai công nghệ viễn thám thiết yếu đã cách mạng hóa các ứng dụng kỹ thuật hiện đại. LiDAR sử dụng các xung laser để đo khoảng cách và tạo bản đồ 3D của các vật thể và môi trường. Mặt khác, radar dựa trên sóng vô tuyến để phát hiện và theo dõi vật thể, xác định tốc độ và lập bản đồ địa hình.

Các công nghệ này ngày càng trở nên quan trọng trong các lĩnh vực như xe tự hành, robot và khảo sát, nơi chúng cho phép thu thập và phân tích dữ liệu một cách chính xác và hiệu quả. Khi LiDAR và radar tiếp tục phát triển, chúng mang tiềm năng to lớn trong việc thay đổi lĩnh vực kỹ thuật và thúc đẩy sự đổi mới trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Tìm hiểu về Công nghệ LiDAR và Radar

Cả hai công nghệ LiDAR và Radar đều hoạt động trên nguyên tắc phát ra bức xạ nhưng ở các vùng khác nhau của phổ điện từ. Mỗi công nghệ triển khai các kỹ thuật xử lý tín hiệu khác nhau như phân tích dạng sóng, phát hiện xung, giảm nhiễu, lọc, khuếch đại và phân tích Doppler để đo chính xác khoảng cách vật thể từ máy phát.

LiDAR là gì?

LiDAR là viết tắt của Light Detection and Ranging (Phát hiện và đo khoảng cách bằng ánh sáng). Đây là một công nghệ viễn thám chủ động sử dụng các xung laser để đo khoảng cách và tạo ra các mô hình 3D của vật thể và môi trường. Các hệ thống LiDAR thường hoạt động trong các vùng cận hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy hoặc tử ngoại của phổ điện từ, với các bước sóng phổ biến bao gồm:

• 532 nm
• 905 nm
• 1550 nm

Công nghệ này hoạt động bằng cách phát ra các xung laser và đo thời gian các xung phản xạ lại từ vật thể và quay trở lại cảm biến. Nó tính toán thời gian bay (time of flight) với tốc độ ánh sáng làm tham chiếu, để ước tính chính xác khoảng cách từ vật thể.

Các loại hệ thống LiDAR

Hệ thống LiDAR có thể được phân thành ba loại chính. Các hệ thống được phân biệt dựa trên các đặc tính kỹ thuật của chúng, điều này làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng khác nhau:

• Hệ thống LiDAR cơ học – Sử dụng gương hoặc máy quét quay để điều hướng chùm tia laser và bao phủ một khu vực rộng.
• Hệ thống LiDAR thể rắn – Dựa trên các phương pháp lái chùm tia không cơ học, chẳng hạn như mảng pha hoặc chuyển mạch quang.
• Hệ thống LiDAR Flash – Chiếu sáng toàn bộ khung cảnh bằng một xung laser duy nhất và sử dụng một mảng cảm biến 2D để thu ánh sáng phản xạ, cho phép thu thập dữ liệu nhanh hơn.

Radar là gì?

Radar là viết tắt của Radio Detection and Ranging (Phát hiện và đo khoảng cách bằng sóng vô tuyến). Nó là một công nghệ viễn thám chủ động sử dụng sóng vô tuyến để phát hiện và theo dõi các vật thể. Nó hoạt động trong phần tần số vô tuyến của phổ điện từ, thường ở dải vi ba. Các dải tần số phổ biến được sử dụng trong các hệ thống radar bao gồm:

• L-band (1-2 GHz)
• S-band (2-4 GHz)
• C-band (4-8 GHz)
• X-band (8-12 GHz)
• Ku-band (12-18 GHz)

Sóng vô tuyến tần số cao được tạo ra bởi một máy phát và phát ra thông qua một ăng-ten. Những sóng vô tuyến này truyền qua khí quyển và phản xạ lại các vật thể trên đường đi của chúng. Các tín hiệu phản xạ được ăng-ten radar thu lại và được bộ thu xử lý. Nhờ khả năng xuyên thấu và phạm vi hoạt động lớn, các hệ thống Radar được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực định vị dẫn đường.

Các loại hệ thống Radar

Hệ thống radar có thể được phân loại thành nhiều loại dựa trên nguyên tắc hoạt động và đặc tính kỹ thuật của chúng.

• Hệ thống Radar xung – Phát các xung sóng vô tuyến ngắn, công suất cao và đo độ trễ thời gian giữa quá trình phát và thu để xác định khoảng cách đến vật thể.
• Hệ thống Radar sóng liên tục (CW) – Phát ra một tín hiệu liên tục và sử dụng hiệu ứng Doppler (sự thay đổi bước sóng quan sát được) của tín hiệu phản xạ để đo vận tốc của vật thể.
• Hệ thống Radar khẩu độ tổng hợp (SAR) – Sử dụng chuyển động của nền tảng radar để mô phỏng một khẩu độ ăng-ten lớn hơn, cho phép chụp ảnh bề mặt Trái đất với độ phân giải cao.

Mỗi loại hệ thống radar có khả năng và hạn chế riêng, khiến chúng phù hợp với các ứng dụng khác nhau trong các lĩnh vực như hàng không, khí tượng và viễn thám.

Sự khác biệt chính giữa LiDAR và Radar

Mặc dù cả LiDAR và radar đều là công nghệ viễn thám chủ động, chúng có một số khác biệt chính trong nguyên tắc hoạt động, khả năng và hạn chế.

Bảng sau đây tóm tắt những điểm khác biệt chính giữa Radar và LiDAR.

Khám phá sự khác biệt

Dựa trên bản tóm tắt ở trên, đây là một vài chi tiết quan trọng cần biết về sự khác biệt chính giữa hai công nghệ.

Bước sóng

Bước sóng và tần số hoạt động là sự khác biệt chính giữa LiDAR và Radar. Hệ thống LiDAR hoạt động ở vùng cận hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy hoặc tử ngoại của phổ điện từ, trong khi hệ thống radar sử dụng tần số vi ba. Do đó, có rất nhiều sự khác biệt về phạm vi và độ phân giải của hai công nghệ.

• Hệ thống LiDAR thường có phạm vi ngắn đến trung bình nhưng cung cấp độ phân giải không gian cao, cho phép lập bản đồ 3D chi tiết về vật thể và môi trường.
• Hệ thống Radar có phạm vi hoạt động xa hơn nhưng độ phân giải không gian thấp hơn.

Độ nhạy thời tiết

• Tín hiệu LiDAR có thể bị suy giảm hoặc tán xạ bởi sương mù, mưa và tuyết, điều này có thể hạn chế hiệu quả của chúng trong điều kiện thời tiết bất lợi.
• Vì tín hiệu Radar hoạt động trong vùng vi ba, chúng ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết, làm cho chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất đáng tin cậy trong các điều kiện khí tượng khác nhau.

Xử lý và đầu ra dữ liệu

Hệ thống LiDAR tạo ra các đám mây điểm 3D mật độ cao, cung cấp thông tin không gian chi tiết về môi trường được quét. Điều này làm cho LiDAR trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi lập bản đồ 3D chính xác, chẳng hạn như xe tự hành và khảo sát.

Các hệ thống radar không có cùng chi tiết không gian, nhưng chúng vượt trội trong việc đo phạm vi, vận tốc và hướng của các vật thể. Khả năng này làm cho các hệ thống radar trở nên quan trọng đối với các ứng dụng như kiểm soát không lưu, theo dõi thời tiết và quốc phòng.

Những tiến bộ trong công nghệ LiDAR

Kể từ khi ra đời vào những năm 1960, công nghệ LiDAR đã phát triển vượt bậc khi các nhà khoa học và kỹ sư nhận ra các ứng dụng tiềm năng của nó trong viễn thám, địa hình và đo lường. Trong những năm qua, công nghệ LiDAR đã được cải thiện về độ phân giải, phạm vi và tốc độ quét. Dưới đây là một số phát triển gần đây nhất trong công nghệ LiDAR.

Hệ thống LiDAR thể rắn

Hệ thống LiDAR thể rắn đã thay thế các cơ chế quét cơ học truyền thống bằng các phương pháp lái chùm tia không cơ học. Các hệ thống này có một chùm tia laser đơn và một mảng cảm biến thời gian bay (ToF) để thu thập dữ liệu 3D, mang lại hiệu quả về chi phí và năng lượng, giảm kích thước và độ tin cậy do có ít bộ phận chuyển động.

Tuy nhiên, các hệ thống này thiếu khả năng thu thập dữ liệu 360°. Các phiên bản nâng cao kết hợp MEMS hoặc lái chùm tia để quét rộng hơn, đạt được trường nhìn ngang lên tới 270°.

Điốt quang thác đơn photon

Điốt quang thác đơn photon (SPAD) là các máy dò có độ nhạy cao có thể thu được ngay cả những tín hiệu phản xạ yếu nhất. Chúng có thể phát hiện các photon riêng lẻ, vì vậy chúng đã cách mạng hóa công nghệ LiDAR bằng cách tăng cường phạm vi phát hiện, độ phân giải và tốc độ. , Chúng phù hợp cho các ứng dụng ngoài trời tốc độ cao.

Ví dụ, các hệ thống LiDAR tầm xa được trang bị SPAD có thể đạt được phạm vi lên tới 1 km với độ chính xác cấp cm, khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng xe tự hành. Hơn nữa, những tiến bộ trong xếp chồng 3D cho phép bước nhỏ hơn, tăng số lượng pixel và thiết bị điện tử xử lý phức tạp hơn cho các mảng SPAD.

Phát triển MEMS

Hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) đã cho phép phát triển các giải pháp LiDAR nhỏ gọn và hiệu quả về chi phí. Các hệ thống LiDAR thể rắn dựa trên MEMS tích hợp các thành phần cơ học thu nhỏ với các mạch điện tử, tạo ra các thiết bị có trường nhìn rộng và tốc độ khung hình cao.

Một ví dụ điển hình là LiDAR dựa trên MEMS với trường nhìn 120 độ và tốc độ khung hình 30 Hz, được ứng dụng trong robot và điều hướng tự động.

Những tiến bộ trong công nghệ Radar

Công nghệ radar đã chứng kiến những tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây, được thúc đẩy bởi sự phát triển của các kiến trúc hệ thống, thuật toán xử lý tín hiệu và thiết kế ăng-ten cải tiến.

Ăng-ten mảng pha

Mảng pha đề cập đến một mảng quét điện tử — một hệ thống ăng-ten có thể tạo ra một chùm sóng vô tuyến tập trung mà không cần di chuyển vật lý các ăng-ten. Nó cung cấp một số lợi thế so với ăng-ten quét cơ học truyền thống, chẳng hạn như tốc độ quét nhanh hơn, tăng cường khả năng theo dõi mục tiêu và tham gia đa mục tiêu.

Ví dụ, một hệ thống radar mảng pha hiện đại có thể đồng thời theo dõi nhiều mục tiêu và cung cấp thông tin cập nhật theo thời gian thực về vị trí và vận tốc của chúng, cho phép nhận thức tình huống hiệu quả trong các ứng dụng quốc phòng và kiểm soát không lưu.

Tạo chùm tia kỹ thuật số

Tạo chùm tia kỹ thuật số hướng máy phát và máy thu radar về một hướng cụ thể, với phương vị đại diện cho hướng ngang và độ cao cho hướng lên và xuống, cho phép tập trung theo cả hai chiều. Nó cho phép thao tác tín hiệu radar trong miền kỹ thuật số, cung cấp:

• Cải thiện độ phân giải không gian
• Triệt tiêu nhiễu
• Khả năng định hình chùm tia linh hoạt.

Hơn nữa, việc áp dụng các thuật toán xử lý tín hiệu tiên tiến, chẳng hạn như tạo chùm tia thích ứng và xử lý thích ứng không gian-thời gian (STAP) giúp điều chỉnh mẫu chùm tia động, giúp tối ưu hóa hiệu suất khi có nhiễu và can nhiễu.

Hệ thống Radar nhận thức

Radar nhận thức tối ưu hóa động hiệu suất thông qua phản hồi và học hỏi theo thời gian thực, điều chỉnh các thông số như tần số, độ rộng xung và điều chế bằng cách sử dụng các kỹ thuật dạng sóng tiên tiến.

Bằng cách liên tục thích ứng với môi trường, các hệ thống này tăng cường khả năng phát hiện, theo dõi và phân loại mục tiêu trong các tình huống động và lộn xộn, thể hiện tính linh hoạt và hiệu quả trong các điều kiện thay đổi. Do đó, chúng có thể nâng cao các ứng dụng hiện đại trong máy bay không người lái, xe tự hành và giám sát hàng hải.

Các ứng dụng kỹ thuật của hệ thống LiDAR

Công nghệ LiDAR đã tìm thấy các ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau, cách mạng hóa cách dữ liệu được thu thập, phân tích và sử dụng để đưa ra quyết định.

Xe tự hành

Một trong những ứng dụng nổi bật nhất của LiDAR là trong lĩnh vực xe tự hành. Cảm biến LiDAR là một phần không thể thiếu trong hệ thống nhận thức của ô tô tự lái, cho phép chúng phát hiện và lập bản đồ môi trường xung quanh với độ chính xác cao. Bằng cách tạo ra các đám mây điểm 3D dày đặc của môi trường, cảm biến LiDAR cung cấp thông tin quan trọng để phát hiện chướng ngại vật, xác định ranh giới đường và lập kế hoạch điều hướng.

Được hỗ trợ bởi nghiên cứu, các công ty như Waymo và Cruise đã triển khai thành công các phương tiện được trang bị LiDAR trong thử nghiệm trên đường công cộng.

Robot học

Công nghệ LiDAR đã cách mạng hóa cách robot điều hướng và tương tác với môi trường của chúng. Các thuật toán định vị và lập bản đồ đồng thời (SLAM) dựa trên LiDAR cho phép robot xây dựng bản đồ 3D chi tiết về môi trường xung quanh đồng thời xác định vị trí của chính chúng trong các bản đồ đó.

Khả năng này rất cần thiết cho việc điều hướng robot tự động, vì nó cho phép robot lập kế hoạch đường đi hiệu quả, tránh chướng ngại vật và thực hiện các nhiệm vụ phức tạp trong môi trường không có cấu trúc. Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của SLAM dựa trên LiDAR so với điều hướng truyền thống trong các hệ thống robot khác nhau, từ robot di động trong nhà đến máy bay không người lái tự động ngoài trời.

Khảo sát và lập bản đồ 3D

LiDAR hiện là một công cụ không thể thiếu trong các ứng dụng khảo sát và lập bản đồ, cung cấp khả năng thu thập dữ liệu 3D độ phân giải cao để lập bản đồ địa hình, giám sát cơ sở hạ tầng và phân tích không gian địa lý.

Các đám mây điểm LiDAR mật độ cao, thường thu được bằng cách sử dụng hệ thống quét laser trên không hoặc trên mặt đất, cung cấp các mô tả chi tiết và chính xác về bề mặt Trái đất, tạo ra các mô hình độ cao kỹ thuật số (DEM) chính xác, mô hình thành phố 3D và bản đồ địa chính.

Việc tích hợp dữ liệu LiDAR với các kỹ thuật xử lý tiên tiến, chẳng hạn như phân loại đám mây điểm và trích xuất đặc trưng, đã nâng cao đáng kể hiệu quả và độ chính xác của quy trình khảo sát và lập bản đồ, dẫn đến việc ra quyết định được cải thiện trong các lĩnh vực như quy hoạch đô thị, quản lý tài nguyên thiên nhiên và ứng phó thảm họa.

Các ứng dụng Radar trong kỹ thuật

Công nghệ radar đã tìm thấy các ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng định vị và theo dõi, đặc biệt là cho các tình huống tầm xa. Dưới đây là một số ứng dụng chính của công nghệ radar.

Hàng không và Hàng hải

Công nghệ radar cách mạng hóa cả quản lý không phận và hàng hải, cung cấp các công cụ không thể thiếu để vận chuyển an toàn và hiệu quả.

Trong không phận, các hệ thống radar giám sát chuyển động của máy bay, cung cấp dữ liệu quan trọng để kiểm soát không lưu nhằm đảm bảo phân tách an toàn và định tuyến hiệu quả. Các hệ thống này phát hiện vị trí, vận tốc và độ cao của máy bay, cho phép người điều khiển quản lý tắc nghẽn không phận và ngăn ngừa va chạm.

Tương tự, trong hàng hải, radar hỗ trợ phát hiện các tàu thuyền, chướng ngại vật và các đặc điểm bờ biển khác, nâng cao nhận thức tình huống và an toàn hàng hải. Bằng cách phát ra sóng vô tuyến và phân tích sự phản xạ của chúng, radar cho phép tàu thuyền điều hướng trong điều kiện thời tiết bất lợi và tầm nhìn kém, giảm thiểu rủi ro va chạm và đảm bảo hành trình an toàn.

Thiết bị giám sát y tế

Nghe có vẻ đáng ngạc nhiên, nhưng cảm biến radar đã được tích hợp cho một loạt các ứng dụng giám sát trong lĩnh vực y tế. Các cảm biến này cung cấp một tùy chọn không dây để phát hiện các dấu hiệu sinh tồn như nhịp thở và nhịp tim.

Vì các cảm biến này không yêu cầu tiếp xúc vật lý, chúng giúp bệnh nhân và các chuyên gia chăm sóc sức khỏe thuận tiện hơn trong việc tiến hành khảo sát mà không cần đo đạc tiếp xúc.

Các radar như vậy sử dụng cảm biến Sóng liên tục điều chế tần số (FMCW) để phát hiện các chuyển động tinh tế của cơ thể con người như sự dịch chuyển của thành ngực, dẫn đến quét tần số hoặc chirp. Các ứng dụng hứa hẹn cải thiện sự an toàn cho bệnh nhân, độ chính xác và khả năng mở rộng cho các thực hành y tế.

Xác định và theo dõi mục tiêu di động

Công nghệ radar là không thể thiếu để xác định và theo dõi các mục tiêu di động trong các lĩnh vực khác nhau, từ hoạt động quân sự đến theo dõi thời tiết và kiểm soát không lưu. Radar có thể xác định chính xác vị trí, tốc độ và quỹ đạo của các vật thể trong vùng lân cận của chúng.

Khả năng này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng quân sự, nơi radar được sử dụng để giám sát, phát hiện mối đe dọa và theo dõi mục tiêu. Quá trình theo dõi một mục tiêu di động bằng radar bao gồm việc truyền sóng vô tuyến về phía mục tiêu và nhận các phản xạ của chúng.

Các hệ thống radar tiên tiến sử dụng các thuật toán xử lý tín hiệu phức tạp để lọc bỏ nhiễu và can nhiễu, cho phép theo dõi chính xác ngay cả trong môi trường thách thức.

Internet of Things

Cảm biến radar ngày càng được tích hợp vào các thiết bị Internet of Things (IoT), mở rộng khả năng và ứng dụng của chúng. Các cảm biến này cung cấp các lợi thế độc đáo như độ chính xác, khả năng miễn nhiễm, phát hiện tầm xa và khả năng chống lại các điều kiện môi trường.

Trong các ứng dụng IoT, cảm biến radar được sử dụng để phát hiện sự có mặt, theo dõi đối tượng, nhận dạng cử chỉ và theo dõi dấu hiệu sinh tồn.

Chúng cho phép tự động hóa nhà thông minh, tự động hóa công nghiệp, hệ thống an ninh và giám sát chăm sóc sức khỏe. Với khả năng hoạt động trong các môi trường khác nhau và trong các điều kiện ánh sáng khác nhau, cảm biến radar nâng cao chức năng và hiệu quả của các thiết bị IoT, mở đường cho các ứng dụng sáng tạo và linh hoạt trong các lĩnh vực đa dạng.

Hạn chế của công nghệ LiDAR

Mặc dù công nghệ LiDAR cung cấp một số ưu điểm và ứng dụng quan trọng, có một vài hạn chế và cân nhắc quan trọng liên quan đến việc sử dụng nó:

• Suy giảm tín hiệu – Các hạt trong khí quyển như bụi, khói hoặc hơi ẩm có thể làm suy giảm tín hiệu LiDAR, làm giảm phạm vi hệ thống và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu. Hạn chế này ảnh hưởng đến hiệu quả của LiDAR trong các tình huống tầm xa hoặc thời tiết bất lợi, đòi hỏi thiết kế hệ thống và xử lý dữ liệu tỉ mỉ để chống lại các ảnh hưởng của nó.
• Thiếu độ bền vững – Do độ nhạy của chúng với các điều kiện môi trường, đặc biệt là trong môi trường ngoài trời, đầu ra của LiDAR không phải lúc nào cũng đáng tin cậy, đặc biệt là khi có sương mù, mưa và tuyết. Những điều kiện như vậy có thể làm tán xạ và hấp thụ tín hiệu LiDAR, dẫn đến giảm phạm vi và độ chính xác phát hiện, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng trong xe tự hành.
• Khả năng tương thích bề mặt – Công nghệ LiDAR cũng gặp phải những thách thức trong việc phát hiện và đo lường một số loại bề mặt nhất định, đặc biệt là những bề mặt không phản chiếu hoặc hấp thụ cao. Ví dụ, nhựa đường đen, các vật thể có màu tối hoặc bề mặt nước có thể không phản xạ đủ năng lượng từ các xung laser, khiến chúng khó phát hiện hoặc đo lường chính xác.
• An toàn cho mắt – An toàn cho mắt là một yếu tố quan trọng khác, đặc biệt là trong các hệ thống sử dụng chùm tia laser công suất cao. Tiếp xúc với bức xạ laser cường độ cao gây ra rủi ro cho mắt người, đòi hỏi phải thiết kế cẩn thận và thực hiện các biện pháp an toàn để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn laser. Điều này có thể liên quan đến việc sử dụng các bước sóng laser an toàn cho mắt, quang học định hình chùm tia hoặc các hệ thống an toàn chủ động phát hiện và giảm thiểu các rủi ro phơi nhiễm mắt tiềm ẩn.
• Chi phí – Chi phí của các hệ thống LiDAR hiệu suất cao có thể là một yếu tố hạn chế trong một số ứng dụng kỹ thuật. Cảm biến LiDAR và các thành phần phần cứng liên quan đắt hơn so với các công nghệ cảm biến khác, chẳng hạn như radar hoặc camera,

Hạn chế của công nghệ Radar

Công nghệ radar, mặc dù được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng kỹ thuật khác nhau, phải đối mặt với một số thách thức và hạn chế kỹ thuật có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của nó.

• Tín hiệu lộn xộn – Nhiễu tín hiệu đề cập đến sự hiện diện của tiếng vang không mong muốn từ các vật thể khác ngoài các mục tiêu dự định. Nó có thể phát sinh từ sự phản xạ từ mặt đất, biển, mưa hoặc các yếu tố môi trường khác, tạo ra báo động sai và che khuất sự hiện diện của các mục tiêu thực tế., làm giảm đáng kể hiệu suất trong kiểm soát không lưu hoặc giám sát hàng hải.
• Phát xạ và nhiễu điện từ – Công nghệ radar dễ bị nhiễu từ các nguồn radar khác hoặc phát xạ điện từ hoạt động trong cùng một dải tần. Nó dẫn đến giảm tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu và giảm hiệu suất phát hiện. Do đó, các hệ thống radar sử dụng các kỹ thuật khác nhau, chẳng hạn như thay đổi tần số, mã hóa hoặc các thuật toán khử nhiễu, để cải thiện khả năng phục hồi và duy trì hiệu suất đáng tin cậy.
• Hạn chế về độ phân giải – Công nghệ radar phải đối mặt với những thách thức trong việc đạt được độ phân giải phạm vi và góc tối ưu. Độ phân giải phạm vi phân biệt các mục tiêu ở gần nhau về khoảng cách, trong khi độ phân giải góc phân tách các mục tiêu theo góc. Các yếu tố như độ rộng xung, kích thước khẩu độ ăng-ten và băng thông tín hiệu ảnh hưởng đến những hạn chế này. Trong các ứng dụng đòi hỏi hình ảnh độ phân giải cao hoặc định vị mục tiêu chính xác, chẳng hạn như radar khẩu độ tổng hợp (SAR) hoặc radar ô tô, các ràng buộc về độ phân giải ảnh hưởng đến chất lượng dữ liệu. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ thuật xử lý tín hiệu tiên tiến như nén xung hoặc các thuật toán siêu phân giải giúp tăng cường độ phân giải, cải thiện hiệu suất của hệ thống radar.
• Độ không rõ ràng Doppler – Độ không rõ ràng Doppler và giới hạn tốc độ mù là những thách thức khác liên quan đến công nghệ radar. Các hệ thống radar dựa vào hiệu ứng Doppler để đo vận tốc của các mục tiêu di động bằng cách phân tích sự dịch chuyển tần số của tín hiệu phản xạ. Tuy nhiên, nếu độ dịch chuyển Doppler vượt quá một giới hạn nhất định, được gọi là tần số Nyquist, nó có thể dẫn đến sự không rõ ràng trong các phép đo vận tốc và sự hiện diện của tốc độ mù. Tốc độ mù là tốc độ mục tiêu cụ thể mà tại đó hệ thống radar không thể xác định chính xác vận tốc thực do độ không rõ ràng Doppler. Hạn chế này có thể ảnh hưởng đến các ứng dụng như giám sát giao thông hoặc phòng thủ tên lửa, nơi việc ước tính vận tốc chính xác là rất quan trọng.

Kết luận

Công nghệ LiDAR và radar đã thay đổi các ứng dụng kỹ thuật, đặc biệt là trong xe tự hành, robot, khảo sát và lập bản đồ. LiDAR sử dụng các xung laser để tạo ra các mô tả 3D chính xác, trong khi radar sử dụng sóng vô tuyến để phát hiện và theo dõi đối tượng.

LiDAR cung cấp độ phân giải không gian cao và khả năng lập bản đồ chính xác, lý tưởng cho nhận thức môi trường chi tiết và nhận dạng đối tượng. Tuy nhiên, nó nhạy cảm với các điều kiện khí quyển và có phạm vi hạn chế so với radar, vốn vượt trội trong việc phát hiện tầm xa và đo vận tốc, thích hợp cho kiểm soát không lưu và giám sát hàng hải.

Việc tích hợp LiDAR và radar với các thuật toán AI và học máy giúp tăng cường khả năng nhận dạng đối tượng và ra quyết định. Kết hợp dữ liệu của chúng với các cảm biến khác giúp cải thiện nhận thức về môi trường, mang lại lợi ích cho xe tự hành, robot và các ứng dụng thành phố thông minh.