Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

GEODETSKI FAKULTET

Sveučilišni diplomski studij geodezije i geoinformatike

Usmjerenje: Geodezija

Diplomski rad

Solid state lidar kao senzor za izmjeru

Izradila: Tea Portner-Špehar

Mentor: doc. dr. sc. Loris Redovniković

Zagreb, 2019.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

2

Zahvala

Zahvaljujem svom mentoru doc. dr. sc. Lorisu Redovnikoviću koji me podržao i usmjerio u

izboru teme, te svojim savjetima pomogao pri izradi ovog diplomskog rada.

Hvala svim kolegama i prijateljima bez kojih ovi studentski dani ne bi prošli tako zabavno.

I na kraju najveće hvala roditeljima, obitelji i dečku na bezuvjetnoj ljubavi i koji su mi bili

potpora i oslonac tijekom svih godina studiranja!

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

3

8.2.2019. Tea Portner-Špehar

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

4

I. AUTOR

Ime i prezime: Tea Portner-Špehar

Datum i mjesto rođenja: 28. svibnja 1992., Zagreb

II. DIPLOMSKI RAD

Naslov: Solid state lidar kao senzor za izmjeru

Mentor: doc. dr. sc. Loris Redovniković

III. OCJENA I OBRANA

Datum izdavanja zadatka: 15. ožujka 2018.

Datum obrane: 8. veljače 2019.

Sastav povjerenstva pred

kojim je branjen diplomski rad:

doc. dr. sc. Loris Redovniković

izv. prof. dr. sc. Mladen Zrinjski

prof. dr. sc. Đuro Barković

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

5

Solid state lidar kao senzor za izmjeru

Tea Portner-Špehar

Sažetak: Rad ispituje mogućnosti primjene solid state lidara kao senzora za potencijalnu

upotrebu u geodeziji u sadašnjosti i budućnosti. Lidar, kao optički mjerni instrument, već

je našao svoju široku primjenu u različitim djelatnostima i pokazao se vrlo korisnim, no

razvijanjem solid state lidara to bi dovelo do puno bržih i jeftinijih podataka. Njihovom

usporedbom vidjet će se prednosti koje donosi razvoj sustava izgrađenog na čipu bez

pokretnih dijelova, otpornijeg na vibracije, uz znatno fizičko smanjenje, što dovodi do toga

da i proizvodnja bude jeftinija. Solid State Lidar već je našao svoju primjenu u

automobilskoj industriji, te postoji veliki broj modela koji će biti teorijski opisani ovim

radom, a koji su istaknuti na sajmu potrošačke elektronike.

Ključne riječi: lidar, solid state lidar, senzor, čip, automobilska industrija, modeli, CES

Solid state lidar as a measuring sensor

Abstract: The paper examines the possibilities of using solid state lider as a sensor for

potential use in geodesy in the present and the future. Lidar, as an optical measuring

instrument, has already found its wide application in various industries and has proved to

be very useful, but by developing solid state lidar this would lead to much faster and

cheaper data. Their comparison will show the benefits of the development of a chip

system, more resistant to vibration, with a substantial physical reduction, which leads to

production being cheaper. Solid state leader has already found its application in the

automotive industry, and there are a number of models that will be theoretically described

in this work, which are highlighted at the Consumer Electronics Show.

Key words: lidar, solid state lidar, sensor, chip, automotive industry, models, CES

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

6

SADRŽAJ

1 Uvod .............................................................................................................................. 8

1.1. Pregled rada .............................................................................................................. 8

2 LIDAR .......................................................................................................................... 9

2.1 Povijest nastanka .......................................................................................................... 9

2.2 Primjena ..................................................................................................................... 10

2.2.1 Prostorno lasersko skeniranje .......................................................................... 11

2.2.2 Praćenje fizikalnih procesa.............................................................................. 12

2.2.3 Mjerenje udaljenosti do Mjeseca..................................................................... 14

2.3 Sastav lider-a .............................................................................................................. 14

3 Solid state lidar .......................................................................................................... 15

3.1 Koncept rada .............................................................................................................. 15

3.1.1 Optički fazni niz .............................................................................................. 16

3.1.2 Elektro-optički senzor ..................................................................................... 16

3.1.3 Tehnologija tekućih kristala ............................................................................ 17

3.1.4 MEMS ............................................................................................................. 17

4 Usporedba s rotirajućim lidar senzorima ............................................................... 18

4.1 Ključne razlike i prednosti ......................................................................................... 19

5 Metode primjene LiDAR-a čvrstog stanja .............................................................. 22

5.1.1 Skeniranje pregledane matrice ........................................................................ 22

5.1.2 LiDAR čvrstog stanja baziran na MEMS-u .................................................... 24

6 CES 2018: Sažetak 15 proizvođača LiDER-a čvrstog stanja ................................ 25

6.1 Innoviz-ov InnovizPro ............................................................................................... 25

6.2 LeddarTech-ov LeddarVu .......................................................................................... 26

6.3 Quanergy-ov S3 ......................................................................................................... 28

6.4 AEye-ov iDAR ........................................................................................................... 28

6.5 Benewake-ov CE30 .................................................................................................... 30

6.6 Cepton-ov SORA 200 ................................................................................................ 31

6.7 Genius Pros Technology ULTRA-UGC2 .................................................................. 31

6.8 IBEO .......................................................................................................................... 32

6.9 Innovusion-ov Hi Def LiDAR ................................................................................... 33

6.10 Luminar-ov Luminar LiDAR ................................................................................. 34

6.11 Ouster-ov LiDAR OS1 ........................................................................................... 34

6.12 Robosense-ov RS-LiDAR-M1 Pre ......................................................................... 36

6.13 TetraVue-ov 4D LiDAR ......................................................................................... 37

6.14 Trilumina-ov 3D LiDAR ........................................................................................ 38

6.15 Velodyne-ov Velarray ........................................................................................... 38

7 Tehnologija sadašnjosti i budućnosti ....................................................................... 40

7.1 Komercijalna uporaba i pogodnosti ........................................................................... 40

6 Zaključak .................................................................................................................... 43

LITERATURA .................................................................................................................. 44

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

7

Popis URL-ova ................................................................................................................... 44

Popis slika ........................................................................................................................... 46

Popis tablica ....................................................................................................................... 46

Životopis ............................................................................................................................. 47

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

8

1 UVOD

Sve djelatnosti moraju ići u korak s brzim tehnološkim razvojem, pa tako i geodezija i

geoinformatika kao struke. Solid state LiDAR jedna je od obećavajućih tehnologija koja bi

mogla uvelike utjecati na budućnost geodezije. Ona nam omogućuje detekciju, lociranje i

mjerenje svih vrsta objekata, uključujući ljude, te razne oblike tekućih tvari u agregatnom

stanju, a koje se istovremeno nalaze u određenom vidnom polju. U suštini to je skup

znanja, softvera i algoritama koji se koriste za projektiranje ili optimizaciju različitih

tipova senzora. Uz pomoć njega i odgovarajućih softvera dobivamo trodimenzionalni

model stvarnosti. Takav prikaz daje najpotpunije informacije te njihovu raznovrsnu

upotrebu. Također, ta je tehnologija jeftinija, brža i pruža nam veću rezoluciju od

tradicionalnog LiDAR-a. To je sustav koji je u cijelosti izgrađen na silikonskom čipu te

nema pokretnih dijelova, pa je samim time otporniji na vibracije i fizički znatno smanjen, a

to je dovelo do toga da i proizvodnja bude jeftinija.

1.1. PREGLED RADA

Tema ovog diplomskog rada je teorijski opisati tehnologiju sadašnjosti i budućnosti Solid

state LiDAR-a kao uređaja za izmjeru kroz šest poglavlja. U uvodnom poglavlju ukratko je

rečeno čime će se baviti ovaj rad. Kroz drugo poglavlje ulazi se dublje u opis LiDAR-a kao

senzora, njegovog nastanka i dosadašnje primjene. Sljedećim poglavljem upoznajemo se sa

Solid state LiDAR-om i njegovim konceptom rada. Potom slijedi dio u kojem prikazujemo

njihove usporedbe, naglašavajući razlike, prednosti i mane. Zatim će se govorit o dosad

proizvedenim modelima, njihovim tvrtkama i razvoju. O sadašnjosti i budućnosti

tehnologije reći će nam sljedeće poglavlje, dok zadnje poglavlje sadrži zaključak

diplomskog rada.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

9

2 LIDAR

Lidar (akronim od engl. Light Detection and Ranging: svjetlosno zamjećivanje i

klasifikacija) je optički mjerni instrument koji odašilje laserske zrake koje se odbijaju od

vrlo sitnih čestica raspršenih u Zemljinoj atmosferi (aerosola, oblačnih kapljica i drugo) i

potom registriraju u optičkom prijamniku (obično teleskopu). Drugim riječima većina ove

tehnologije radi na način da odbija pulsirajući laser od rotirajućeg zrcala na udaljene

objekte, a potom bilježi vrijeme povrataka reflektiranog impulsa. Drugi naziv za

lidar je optički radar (eng. Light radar) i laserski radar. ["Hrvatska enciklopedija",

2014.].

2.1 POVIJEST NASTANKA

Najstarija poznata varijacija modernih LiDAR sustava razvila se u prirodi prije milijun

godina. Chiroptera, poznatiji kao šišmiš, koristi sustav koji se sada naziva SONAR (eng.

Sound Navigation And Ranging). Iz svojih nosova emitiraju kratke, glasne "pjevice" i kroz

uši primaju odjek u obliku dvije antene. To osigurava šišmišu trodimenzionalni prikaz

okolnog područja, omogućujući im da izbjegavaju prepreke i lako pronalaze svoj plijen.

Ljudi su počeli razvijati slične sustave početkom 20. stoljeća. "Telemobiloscope"

Christiana Huelsmeyera (Slika 1), razvijen 1904. godine, bio je prvi oblik senzora RADAR

(Radio detekcija i rangiranje). On je koristo radio valove izvan zvučnog raspona. Sastojao

se od antene, prijemnika i odašiljača. Njegova izvorna namjena bila je detektirati metalne

predmete, osobito brodove na moru, kao oblik izbjegavanja sudara. Taj rani oblik

RADAR-a imao je udaljenost od 3000 m, mnogo manje od današnjih suvremenih

alternativa. Zvono bi javljalo da je otkrven objekt sve dok objekt ne bi napustio svoj put.

Slika 1 "Telemobiloscope" Christiana Huelsmeyera (URL 1)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

10

Metoda određivanja udaljenosti kasnije je riješena ciljanjem snopa na bilo kojoj razini

elevacije. Uzimajući u obzir visinu predajne antene i kut okomitog uzdizanja detektiranog

objekta, omogućen je jednostavan izračun kako bi se odredio razmak objekta od odašiljača.

RADAR-i prenose uski, pravokutni oblik impulsa koji se modulira u nosaču sinusnog vala,

a udaljenost se mjeri vremenom u kojem puls putuje do cilja i natrag. Također je moguće

koristiti kontinuirani valni oblik koji prikazuje Dopplerov pomak frekvencije za mjerenje

brzine mete.

LiDAR senzori rade na istom principu kao RADAR-i, emitirajući valnu duljinu na objekt i

mjerenje vremena kašnjenja u povratku na izvor kako bi izmjerili udaljenost između dvije

točke. Budući da laserska svjetlost ima mnogo kraću valnu duljinu, moguće je točno

mjeriti mnogo manjih objekata, kao što su aerosoli i čestice oblaka, što ga čini posebno

pogodnim za kartiranje terena u zraku.

Tehnologija LiDAR se intenzivno koristi za atmosferska istraživanja i meteorologiju zbog

svoje izvrsne rezolucije. On postoji od 1960-ih godina kada su laserski skeneri montirani

na zrakoplove. Do kraja 1980-ih, uvođenjem sustava za globalno pozicioniranje (GPS),

omogućeno je precizno pozicioniranje zrakoplova, a samim time i mjerenje LiDAR-a u

zraku (pružanje točnih geoprostornih mjerenja). Od tada su razvijeni mnogi LiDAR

instrumenti za zrakoplove i satelitsku uporabu (URL 2).

Najranije LiDAR-ske sustave daljinskog istraživanja NASA je koristila sedamdesetih

godina prošlog stoljeća za mapiranje u ledenim arktičkim i antarktičkim područjima

(Krabill et al. 1984), ali unatoč brojnim istraživačkim projektima u daljinskim

istraživanjima krajem 1970-ih i 1980-ih usvajanje u disciplinama izvan geomatike nije se

dogodilo sve do 1990-ih. Popularizacija LiDAR-a u pojedinim disciplinama, uključujući

geografiju, geologiju, šumarstvo, arheologiju, upravljanje prirodnim resursima i

urbanističko planiranje, dogodila se krajem 1990-ih i početkom 2000-ih, a glavni napredak

u razvoju LiDAR-a za daljinsku detekciju iz zraka i terestričko mjerenje smatra se u tom

razdoblju (URL 3).

2.2 PRIMJENA

LiDAR ima široku primjenu u mjernim instrumentima za mjerenje podnice i unutarnje

strukture oblaka, otkrivanje turbulencije u bezoblačnome zraku, u istraživanju mikrofizike

oblaka te onečišćenja zraka. Dopplerovski lidar mjeri brzinu čestica oblaka ili aerosola.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

11

2.2.1 Prostorno lasersko skeniranje

Opisivanje trodimenzionalnih svojstava stvarnih objekata u našem okruženju i njihova

pohrana u digitalnom obliku su postali stvarnost u mnogim područjima ljudske djelatnosti i

to je postalo područje primjene fotogrametrije. Posljednjih dvadesetak godina se sve više

koristi tehnologija prostornog laserskog skeniranja, a osnovni mjerni instrument je LiDAR.

Radi velike učestalosti mjerenja i do 200 kHz, u kratkom je vremenu moguće detaljno

izmjeriti oblik površine terena i objekata na njoj. LiDAR je u tom slučaju

potpuno automatiziran, aktivan, optičko - mehanički postupak prikupljanja prostornih

podataka dostupnih sa stvarnih snimališta. Tehnologija prostornog laserskog skeniranja se

dijeli na:

• lasersko skeniranje iz zraka (eng. Airborne Laser Scanning - ALS) - aktivna je

tehnika daljinskog istraživanja, koja se koristi za snimanje površine Zemlje,

posebice topografije velikih područja terena i objekata koji se pojavljuju na njemu.

Osim pružanja gustih podataka na velikim površinama otvorenog terena, LiDAR se

razlikuje od ostalih tehnologija daljinskog istraživanja zahvaljujući sposobnosti

pružanja podataka s terena i objekata pod krošnjama šuma. Kako se LiDAR-ski

senzor prelijeva preko šumovitog krajolika, neki povratci prodiru kroz krošnje

vegetacije, stižu do tla i vraćaju se da bi ih zabilježio senzor koji učinkovito

omogućuje stvaranje modela terena kao „viđenih kroz drveće“ (Slika 2).

Slika 2 Lasersko skeniranje iz zraka (ALS) - prikupljanje podataka (URL 4)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

12

• lasersko skeniranje sa zemlje (eng. Terrestial Laser Scanning - TLS) - Terestričko

skeniranje koristi svjetlosni radar na tlu ili na stativu za stvaranje 3D slika površina

i objekata visoke rezolucije (Slika 3). LiDAR mjeri skenirani objekt emitirajući

laserske impulse i bilježeći naknadni intenzitet njihovog povratka kada se odbije od

njega. Skeniranje se može obaviti preko kilometra s točnoću do 50 centimetara.

Terestričko skeniranje se uobičajeno koristi za dokumentaciju o baštini, 3D

topografska mjerenja, mjesta nesreća, mjerenje zatvorenih prostora te modele

mehaničkih, električnih i vodovodnih instalacija (MEP) (URL 5).

Slika 3 Terestričko lasersko skeniranje (TLS) - Topcon Gls 2000l (URL 6)

2.2.2 Praćenje fizikalnih procesa

LiDAR se ne koristi samo za prostorno skeniranje, već i za praćenje fizikalnih procesa u

atmosferi jer omogućuje vrlo precizno mjerenje brzine, smjera kretanja i gustoću čestica u

atmosferi. Ova se tehnologija obilježava kraticom DIAL (eng. Differential Absorption

Lidar). Područje koje je predmet izmjere se nadlijeće zrakoplovom koji s donje strane nosi

LiDAR. Udaljenost od senzora do mjerene točke određuje se na osnovu mjerenja vremena

koje je potrebno da laserski signal stigne do objekta i odbije se natrag. [Gajski i dr. 2007.]

(URL 7).

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

13

DIAL je laserska tehnika daljinskog očitavanja koja se koristi za mjerenje raspona

koncentracija atmosferskih plinova. Tehnološki napredak u DIAL sustavima uvelike je

povećao mjerne sposobnosti terestričkih i zračnih DIAL sustava za mjerenja troposferskog

i stratosferskog O3 i troposferskog H2O, zajedno s mjerenjima onečišćenja mnogih drugih

plinova u mjerenjima s razlučivošću i stupcima. Tehnika DIAL je također predložena za

mjerenja H2O i O3 iz svemira, a varijacija DIAL tehnike koja se zove integrirani put DIAL

(IPDA) se istražuje za globalna, visokoprecizna stupanjska mjerenja CO2 i CH4 (URL 8).

Primjer. FASOR (eng. Frequency Addition Source of Optical Radiation) LiDAR koji

koristi natrijeve D2 linije za pobudu i otkrivanje natrija u gornjoj Zemljinoj atmosferi.

Također, koristi se s deformabilnom optikom kako bi se uklonile atmosferske distorzije pri

prikupljanju slika objekata u prostoru (Slika 4).

Slika 4 FASOR (zračna baza Kirtland, New Mexico) (URL 9)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

14

2.2.3 Mjerenje udaljenosti do Mjeseca

Prosječna je udaljenost Zemlje od Mjeseca 384 401 kilometara, što je najprije bilo točno

izmjereno metodom dnevne paralakse, zatim radarom i LiDAR-om. Metodama nebeske

mehanike obrađuje se Mjesečevo gibanje u složenom gravitacijskom polju Sunca, Zemlje i

planeta. Za razdoblje od 1750. do 2125. izračunano je da je Mjesec najbliže Zemlji,

356 375 km, bio 4. siječnja 1912., a da će najdalje od Zemlje, 406 720 km, biti

3. veljače 2125. Mjerenjem udaljenosti laserom (LiDAR-om), zraka kojega se odbija

od zrcala što su ga na Mjesecu postavili astronauti Apolla 11, ustanovljeno je da se Mjesec

prosječno godišnje udaljava od Zemlje 3.8 cm. Na temelju toga opažanja postavljena

je hipoteza da je Mjesec nastao sudarom Zemlje s planetoidom veličine Marsa prije više

milijardi godina, te da će se, iako gravitacijski vezan za Zemlju, i dalje udaljavati. Takav

postanak Mjeseca može objasniti sličnost njegova geološkog sastava sa sastavom Zemlje.

["Hrvatska enciklopedija", 2014.].

2.3 SASTAV LIDER-A

Tipični LIDAR sustav uključuje:

• Odašiljač: obično laser, koji emitira kratke svjetlosne impulse u infracrvenim, blizu

infracrvenim, vidljivim ili ultraljubičastim valnim duljinama, ovisno o polju

primjene

• Skener: rotirajuća zrcala koja usmjeravaju lasersku zraku u različitim smjerovima

• Prijemnik: objektiv koji sakuplja impulse reflektiranog svjetla i fokusira ih na

senzor

• Vremenski sklopovi: za mjerenje vremenske razlike između odašiljanja impulsa i

dolaska reflektiranog pulsa

• Obrada signala i upravljanje uređajima: koordinirano upravljanje podsustavima i

izvršavanje algoritma za obradu podataka, filtriranje signala i otkrivanje objekata.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

15

3 SOLID STATE LIDAR

Solid state LiDAR (LiDAR u čvrstom stanju), kao što je već rečeno u uvodu, jedna je od

obećavajućih tehnologija koja bi mogla uvelike utjecati na budućnost geodezije. Ona nam

omogućuje detekciju, lociranje i mjerenje svih vrsta objekata, uključujući ljude, te razne

oblike tekućih tvari koje se nalaze u određenom vidnom polju. Uz pomoć njega i

odgovarajućih softvera dobivamo trodimenzionalni model stvarnosti. To je sustav koji je u

cijelosti izgrađen na silikonskom čipu te nema pokretnih dijelova, pa je samim time

otporniji na vibracije i fizički znatno smanjen, a to je dovelo do toga da i proizvodnja bude

jeftinija. Razmislite o tome na sljedeći način: računalni mikročip je uzeo sve odvojene

tranzistore, otpornike i kondenzatore potrebne za radno računalo i integrirao ih u jedan

silikonski čip. LiDAR u čvrstom stanju radi za LiDAR, integrirajući svoje odvojene

mehaničke dijelove u jedan mikročip (URL 10).

3.1 KONCEPT RADA

Solid state LiDAR koristi dvije različite metode skeniranja, mehaničko i nemehaničko.

Slika 5 prikazuje osnovnu podjelu prema načinu skeniranja, te njihove podpodjele.

Slika 5 Podjela Solid state LiDAR-a prema načinu skeniranja

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

16

3.1.1 Optički fazni niz

Da bi se postiglo skeniranje, LiDAR u čvrstom stanju koristi koncept koji se ne razlikuje

od faznog niza u radiju. U faznom nizu, nekoliko odašiljača emitira u određenim uzorcima

i fazama stvaranje usmjerenog emitiranja. Veličina, fokus i smjer emitiranja mogu se

mijenjati, bez potrebe za fizičkim podešavanjem odašiljača. Isti koncept primjenjuje se u

čvrstom stanju LiDAR-a kako bi se postigao optički fazni niz (Slika 6) - optički odašiljači

šalju rafale fotona u specifičnim nizovima i fazama kako bi se stvorila usmjerena emisija,

od koje se može podesiti fokus i veličina. Nije potrebno napraviti fizičko podešavanje

optičkih odašljača da bi se postigla kompaktnost i otpornost na vibracije (URL10).

Slika 6 Optički fazni niz (URL 10)

3.1.2 Elektro-optički senzor

Elektro-optički senzor za uređaje uključuje tanki, fleksibilni, lagani, izduženi nosivi okvir

koji ima barem par integriranih montažnih baza. Svaka baza je oblikovana i smještena tako

da odvojeno prima i postavlja strukturno neovisne i relativno slobodne elektrooptičke

komponente, uključujući izvor svjetla i detektor. Svaka montažna baza obuhvaća stijenke

koje definiraju utičnice unaprijed određene konfiguracije promjenjivog promjera da bi se

dobila odgovarajuća konfiguracija elektrooptičke komponente. Uređaj za pričvršćivanje

osigurava svaku komponentu u ugniježđenom položaju na svojoj odgovarajućoj montažnoj

podlozi. Niz diskretnih fleksibilnih električnih vodiča proteže se duž potpornog okvira, pri

čemu je svaki vodič povezan s komponentom. Štit štiti barem neke od vodiča vanjskih

izvora električne i / ili magnetske buke. Nad nosivim okvirom, komponentama, vodičima i

štitom nalazi se mekan kompatibilan vanjski poklopac. Poklopac ima dijelove kroz koje

prolazi svjetlo i koji prekrivaju komponente (URL 11).

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

17

3.1.3 Tehnologija tekućih kristala (eng. Liquid crystal technology)

Solid state kružni fotonički sklop ima sloj tekućeg kristala (LC) za upravljanje snopom. LC

sloj može osigurati podešavanje niza valovoda kontroliranjem primjene napona na tekući

kristal. Primjena napona na tekući kristal može se kontrolirati tako da se upravlja snopom

pomoću svjetlosnog signala na temelju različitog podešenja u svakom polju valovoda.

Valovodi su smješteni u supstratu koji ima oksidni ili drugi izolacijski sloj s otvorom.

Otvor u oksidnom sloju izlaže dio putanje niza valovoda. Valovodi su izloženi tekućem

kristalu kroz otvor oksida, koji omogućuje promjenu napona u tekućem kristalu za

podešavanje optičkih signala u valovodima (URL 12).

3.1.4 MEMS

Osim LiDAR-a koji se koriste u nemehaničkom načinu skeniranja, tu je i LiDAR na bazi

Mikro-elektromehaničkog sustava (MEMS) (Slika 7), koji koristi mikro-ogledala za

usmjeravanje kontrole emisije i fokusiranja. MEMS ogledala za skeniranje mogu se

uglavnom kategorizirati u dvije skupine: rezonantna i nerezonantna MEMS ogledala prema

radnoj frekvenciji s obzirom na njihov mehanički način rada. Rezonantna MEMS zrcala

pružaju veliki kut skeniranja na visokoj frekvenciji i relativno jednostavnu kontrolu dok je

trajektorija skeniranja sinusna, tj. neujednačena brzina skeniranja. Nerezonantna MEMS

zrcala, koja se nazivaju i kvazistatična MEMS ogledala, pružaju veliki stupanj slobode u

konstrukciji putanje. Iako je za zadržavanje kvalitete skeniranja potreban prilično složen

kontroler s konstantnom brzinom skeniranja na velikim rasponima. Također, obično imaju

manji kut skeniranja u usporedbi s rezonantnim MEMS ogledalima pa se za njegovo

povećanje koriste dodatna optika i leća (URL10).

Slika 7 Komponente MEMS LiDAR-a (URL 13)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

18

4 USPOREDBA S ROTIRAJUĆIM LIDAR

SENZORIMA

Većina LiDAR tehnologije trenutne generacije odbija pulsirajući laser od rotirajućeg zrcala

do udaljenih ciljeva, a zatim bilježi vrijeme vraćanja reflektiranog pulsa. Ova tehnika

osigurava puni prostor od 360°. Ovisno o optici i razlučivosti prijemnika, može pružiti

širinu zrake sektora skeniranja koja varira od jednokanalnog, jednog piksela visokog

vidnog polja od 0°, do višekanalnog, 32-pikselnog s vidnim poljem od 45°. Naravno, vidno

polje od 45° može biti tipično (za sada), ali to sigurno nije granica. Slika 8 prikazuje

klasični rotirajući LiDAR.

Slika 8 Rotacijski LiDAR (URL 14)

Zbog mnogih visokopreciznih pokretnih dijelova, ovi mehanički LiDAR-i su skupi,

osjetljivi na vibracije i teško ih je minimalizirati. Osim toga, ako se nevidljivo postavi na

prednji dio automobila (umjesto na vrhu), tijelo automobila će eliminirati čak 50% vidnog

polja LiDAR-a. Da bi u potpunosti ugradili jedinicu u automobil, proizvođači automobila

trebaju jeftiniju i snažniju opciju. Jedan od načina rješavanja ovog problema je

uključivanje više jeftinijih senzora.

Više tvrtki sada istražuje i razvija solid state LiDAR-e koji su snažniji i jeftiniji. Iako imaju

ograničeno vidno polje, njihove niske cijene omogućuju proizvođačima vozila da

integriraju nekoliko jedinica u automobil za djelić troška jednog rotiranućeg LiDAR-a

(URL 14).

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

19

Ispitivanjem LIDAR-ovog rješenja, za smanjenje intenziteta signala koristi se snažan

kolimirani laserski izvor i prikuplja se povratni signal na detektor pomoću visoko

fokusirane optike. Zahvaljujući fizički rotirajućem sklopu lasera/prijemnika, mehaničko

skeniranje LiDAR-om omogućuje prikupljanje podatka na širokom području. Tipično

mehaničko skeniranje LiDAR je glomazno, krhko i košta nekoliko tisuća dolara, kao što je

već rečeno.

Razvijaju se novi solid-state dizajni kako bi se riješili troškovi, veličina, pouzdanost i

složenost mehaničkih LiDAR skenera. Izrađeni bez mehaničkih komponenti, solid state

LiDAR-i (SSL) imaju neka ograničenja u području pokrivenosti polja (obično ne prelaze

90 do 120 stupnjeva), ali njihova niža cijena pruža mogućnost kombiniranja dva ili više

senzora za povećanje pokrivenosti područja i ispunjavanju posebnih zahtjeva za različite

primjene (URL 16).

4.1 KLJUČNE RAZLIKE I PREDNOSTI

Leddar ™ je solid state LiDAR tehnologija koja koristi patentirane tehnike prikupljanja i

obrade signala za generiranje čišćeg povratnog signala. To omogućuje niže pragove

otkrivanja, značajno povećan domet i osjetljivost u odnosu na druge solid state LiDAR

metode. Umjesto da rade izravno na analognom signalu, Leddar-ovi uzorci primaju jeku za

potpuni raspon detekcije senzora. S obzirom na patentirane metode, Leddar iterativno

proširuje brzinu uzimanja uzoraka i razlučivost signala uzorka. Koristeći sofisticirane

softverske algoritme, analizira rezultirajući diskretni signal i obnavlja udaljenost za svaki

objekt u svojem polju.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

20

Slika 9 i 10 Prikaz akumulacije i digitalizacije signala Leddar tehnologije (URL 15)

Slika 9 prikazuje kako Leddar prima analogni signal (konvencionalni Leddar-i), dok Slika

10 prikazuje kako Leddar-i procesiraju digitalne signale. Možemo vidjeti kako je kod

analognog signala detektiran kratki domet objekta, dok za duge domete objekta nije, za

razliku od digitalnog gdje su i kratki i dugi dometi vidljivi unutar praga detekcije.

Leddar generira značajno poboljšanje osjetljivosti u odnosu na druge LiDAR-e, te tako radi

s manje skupim komponentama, istovremeno zadovoljavajući zahtjeve izvedbe.

Svi Leddar senzori su izgrađeni oko procesorske jezgre, koja sadrži LeddarTech-ovu

patentiranu tehnologiju obrade signala i algoritme. Leddar se može isporučiti kao System-

on-Chip (SoC) ili sastavljen u senzorske module, ovisno o primjeni, potrebnom volumenu

proizvodnje i razini integracije koju zahtijeva klijent. Osim LeddarCore SoC (procesorske

jezgre), svi Leddar senzorski moduli trebaju emitirani izvor svjetla (npr. LED, VCSEL,

Laser), imati fotodetektor za primanje povratno raspršenog svjetla, te optičke komponente

kao što su leće ili MEMS mikro-ogledala za prilagodbu i optimizaciju emisije i signala

prijema. Dodatni elementi moraju biti dodani kako bi se izgradili potpuno funkcionalni

Leddar senzori: procesori, komunikacijska sučelja, pakiranje i upravljanje napajanjem,

koje osiguravaju potrebnu funkcionalnost za integraciju u konačni sustav.

Prednost segmenta oblaka: 3D bljeskalice i hibridni flash LiDAR-i osvjetljavaju cijelu

površinu objekta u vidnom polju, koje se zatim hvata u segmentima pomoću detektorskih

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

21

polja senzora. To daje deset puta veću pokrivenost površine od one dobivene naprednim

rješenjima skeniranja u jednoj točki. Osim toga, patentirano prikupljanje i obrada signala

generira čišći signal koji omogućuje niže pragove detekcije. To zauzvrat osigurava

značajno povećan raspon i osjetljivost koja se pretvara u superiorno prepoznavanje,

praćenje i klasifikaciju objekata na duge udaljenosti, uz korištenje do pet puta manje

podataka od ostalih metoda. (URL 16).

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

22

5 METODE PRIMJENE LIDAR-A ČVRSTOG STANJA

S obzirom da se Solid state LiDAR trenutno najviše primjenjuje u prometu i u

automobilskoj industriji, njihova usporedba objasnit će se kroz ovo poglavlje. Solid state

LiDAR-i koriste sustav, detektor, a ponekad i MEMS postavljen u nerotirajućem kućištu

kako bi okupali scenu u pulsnom laserskom svjetlu i snimili reflektirane impulse. Postoji

nekoliko načina za postizanje ovog zadatka:

5.1.1 Skeniranje pregledane matrice

S ovom metodom, lasersko svjetlo se pulsira sekvencijalno iz vertikalnog niza, dok se

sekvencijalno detektira horizontalnim nizom. Ova poprečna konfiguracija daje rezoluciju

koja je rezultat broja laserskih odašiljača i broja detektora fotodioda. Hardver prati poziciju

lasera, položaj detektora i vrijeme da se svjetlo vrati kako bi generirao trodimenzionalni

oblak točaka okoline.

Slika 11 Automobilski 3D Flash LiDAR (URL 14)

Slika 11 prikazuje Automobilski 3D Flash LiDAR čiji su glavni dijelovi: linearni niz

laserskih odašiljača, leće odašiljača, LeddarCore IC, niz fotodioda, leće prijamnika, te

ostali dijelovi.

Ovaj inovativni 3D Flash LIDAR je rješenje usmjereno na budućnost koje je dodatak

trenutnoj skupini okolnih senzora potrebnih za postizanje visoke i potpuno automatizirane

vožnje.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

23

Jedna značajna prednost tehnologije 3D Flash LIDAR senzora je da pruža strojnu viziju u

stvarnom vremenu kao i funkcije mapiranja okoliša. Ova tehnologija će omogućiti znatno

detaljnije i preciznije vidno polje oko cijelog vozila, neovisno o dnevnom i noćnom

vremenu, a također je jaka u nepovoljnim vremenskim uvjetima.

To je tehnologija koja se koristi za primjenu u svemiru, uključujući povratak uzorka

asteroida i sastanak s Međunarodnom svemirskom stanicom (ISS), koje sada podržavaju

automatizirana vozila u složenim prometnim situacijama.

Iako bi 3D Flash LIDAR uređaji mogli podsjetiti na tradicionalne radarske tehnologije,

njihova je funkcionalnost daleko naprednija. LiDAR - svjetlosni spoj i "radar" - koristi

lasere za mjerenje udaljenosti do cilja korištenjem vremena leta laserskog impulsa, dok

radar koristi mikrovalove.

U 3D Flash LIDAR-u, jedan laserski impuls po okviru podataka daje podatke o rasponu i

crno-bijeli videozapis natrag LiDAR senzoru, gdje su snimljeni nizom fokalnih ravnina

pametnih piksela. Dok sinkronizirani 2D senzor može odrediti da li je na semaforu zeleno

ili crveno, 3D Flash LIDAR može pružiti točnu sliku semafora u 3D i pokazati koliko je

daleko. Sinergija ove dvije tehnologije čini sustav još snažnijim i pouzdanijim. Laserski

puls koji emitira je izvan valne duljine vidljive svjetlosti i potpuno siguran za oči.

Continental već nekoliko godina testira 3D Flash LIDAR u bliskoj suradnji s

automobilskim tvrtkama, stalno razvijajući konsenzus da će se te nove tehnologije

mijenjati i oblikovati automatiziranu vožnju u bliskoj budućnosti. Cilj je da vozila koja

voze bez vozača budu u stanju vidjeti bolje od ljudskog bića, osiguravajući razinu sigurne

vožnje koja je superiornija od bilo kojeg ljudskog bića (Slika 12).

Slika 12 Način prikupljanja podataka pomoću 3D Flash LiDAR-a (URL 17)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

24

5.1.2 LiDAR čvrstog stanja baziran na MEMS-u

Uz rješenje koje se temelji na MEMS-u, koristi se jedan snažan laserski puls zajedno s

ogledalom kako bi se stvorio isti učinak kao gore prikazan laserski niz. Kako zrcalo

manipulira stvaranjem laserskog impulsa za skeniranje, polje senzora prepoznaje

reflektirano svjetlo i generira trodimenzionalni oblak točaka okoline.

Slika 13 Automobilski 3D HD Hybrid Flash LiDAR (URL 14)

Slika 13 prikazuje Automobilski 3D HD Hybrid Flash LiDAR čiji su glavni dijelovi:

MEMS micro-zrcalo, laserske diode (blizu infracrvenog, nisu vidljive), difuzorne leće,

LeddarCore IC, niz fotodioda, leće prijamnika, te ostalih dijelova.

Jedan od proizvođača hibridnog LiDAR-a je Hesai, koja je napravila LiDAR dizajniran za

olakšavanje autonomne vožnje. Takav 40-kanalni solid state hibrid koji koristi pametnu

tehnologiju senzora za autonomne automobile i sustav za otkrivanje curenja prirodnog

plina, omogućuje automobilskim tvrtkama da prate sastav mješovitog plina, kontroliraju

industrijski proces i otkrivaju opasne plinove (URL 14).

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

25

6 CES 2018: SAŽETAK 15 PROIZVOĐAČA LIDER-A

ČVRSTOG STANJA

U ovom poglavlju opisat će se 15 proizvođača koje je istaknuo CES (engl. Consumer

Electronics Show) - Sajam potrošačke elektronike 2018. godine.

6.1 INNOVIZ-OV INNOVIZPRO

Izraelska tvrtka Innoviz ima LiDAR čvrstog stanja pod nazivom InnovizPro koji možete

kupiti i smjestiti na automobil. Temelji se na MEMS tehnologiji i ima očekivanu cijenu od

nekoliko tisuća dolara. Njihov nadolazeći InnovizOne (Slika 14), LiDAR za automobilski

razred, očekuje se da će biti dostupan 2019. za samo nekoliko stotina dolara. U časopisu

Innoviz objavljeno je priopćenje CES-u u siječnju 2018., u kojem se navodi da bi korisnici

mogli vidjeti cijene od samo 100 dolara po jedinici. Pružat će izvanrednu 3D percepciju za

masovnu proizvodnju autonomnih vozila. Zajedno s inovacijskim softverom za percepciju,

InnovizOne omogućuje vrhunsku detekciju objekata, klasifikaciju i praćenje s

nenadmašnom kutnom razlučivošću na visokoj brzini.

Slika 14 InnovizOne (URL 18)

Na odgovor putem e-pošte, CEO i suosnivač tvrtke Innoviz, Omer Keilaf, izjavio je da je

njihov LiDAR "dizajniran za isporuku iznimno bogatih, visoko-gustih izlaznih podataka u

obliku oblaka s visokom razlučivošću, omogućujući im da ekstrapoliraju napredni objekt s

iznimno visokim intenzitetom podataka, Innovizov LiDAR može izgraditi dodatne slojeve

informacija i tako ponuditi vrhunske razine otkrivanja, klasifikacije i praćenja objekata."

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

26

Innoviz pruža cjelovito softversko rješenje koje uključuje otkrivanje objekata, klasifikaciju

i praćenje. Razvrstavanje i praćenje objekata posebno je važno za primjene u

automobilskoj industriji gdje promjenjivo okruženje predstavlja ozbiljnu prijetnju za

sigurnost pješaka i vozača (Slika 15) (URL 19).

Slika 15 Innoviz-ov LiDAR izvodi SLAM (simultano lokaliziranje i mapiranje) (URL 20)

6.2 LEDDARTECH-OV LEDDARVU

Kanadski LeddarTech, osnovana 2007. godine, također ima solidna LiDAR rješenja koja

su dizajnirana za postavljanje na više mjesta na automobilu kako bi se osigurala potpuna

pokrivenost, te više dostupnih jedinica za manje od 1000 dolara. LeddarVu platforma

koristi "patentiranu obradu signala i algoritme" za stvaranje čvrstih LiDAR senzora s

raznovrsnošću (Slika 16) (URL 19).

Slika 16 Vu8, modul LiDAR-a čvrstog stanja razvijen na platformi LeddarVu-a (URL 19)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

27

LeddarTech-ova softverska implementacija također omogućuje otkrivanje i klasifikaciju

objekata.

Osnovne značajke LeddarVu-a: dugi domet detekcije (do 185 m), velika brzina

osvježavanja do 100 Hz, kompaktan i lagan, dokazana pouzdanost u zatvorenom i na

otvorenom, različite opcije snopa za optimizirano vidno polje, izvanredna snaga i bez

pokretnih dijelova. Dostupne su u različitim vertikalnim i horizontalnim konfiguracijama

koje se mogu prilagoditi različitim mehaničkim zahtjevima, a time LeddarVu LiDAR-i

čvrstog stanja nude fleksibilnu integraciju u vašu aplikaciju. S obzirom da je malen po

veličini i težini primjenjuje se i za komercijalne aplikacije bespilotnih letjelica i UAV-

ovima (Slika 17). Zahvaljujući njihovom neusporedivom odnosu troškova i učinka,

LeddarVu moduli su također popularno rješenje za automatizaciju vozila i sigurnosna

rješenja (URL 21).

Slika 17 Dron, LiDAR čvrstog stanja razvijen na platformi LeddarVu-a (URL 21)

Osim toga, njihova web stranica nudi značajan broj resursa koji korisnicima pomažu da

bolje razumiju tehnologiju. Primjerice, LeddarTech-ova bijela knjiga o njihovoj optičkoj

tehnologiji osjetljivosti na vrijeme (engl. Time-of-sensing tech) objašnjava njihovu

primjenu algoritama koji su implementirani softverom u obradi podataka senzora. Ovaj

obrazovni pristup može pomoći inženjerima da bolje razumiju tehnologiju u LeddarTech

LiDAR jedinicama (URL 19).

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

28

6.3 QUANERGY-OV S3

Quanergy, osnovan 2012. godine, tvrdi da ima "prvi svjetski pristupačni LiDAR senzor" u

svom S3 modelu, koji je otkriven još u siječnju 2016. Iako su originalni LiDAR moduli

prije pola desetljeća obično koštali nekoliko desetaka tisuća dolara, cijena S3 je u početku

bila najavljena na 250 dolara (Slika 18).

Slika 18 S3-8 LiDAR senzor (URL 22)

Po veličini S3-8 može stati u dlan jedne ruke. Quanergy navodi činjenicu da model nema

pokretnih dijelova za koje tvrde da će poboljšati pouzdanost u odnosu na mehaničke

modele. Kroz interakciju tri glavne komponente, S3-8 generira pola milijuna podatkovnih

točaka u sekundi. Laseri emitiraju kolimirane svjetlosne impulse u luku od 120°. Svjetlosni

prijemnici detektiraju impulse reflektiranog svjetla. Procesori signala izračunavaju vrijeme

leta (TOF) svakog svjetlosnog impulsa. S mogućnošću skeniranja u svim smjerovima,

uređaj stvara 3D prikaz oko vozila kako bi otkrio, razvrstao i pratio objekte na sceni. Ovo

je samo jedan od načina na koji se tvrtke poput Quanergy-ja nadaju olakšati trenje između

dizajna i implementacije LiDAR-a u automobilskoj industriji, što zahtijeva visoku razinu

pouzdanosti radi sigurnosti (URL 22).

6.4 AEYE-OV IDAR

AEye, tvrtka osnovana 2013. godine, sa sjedištem u području zaljeva San Franciaco,

razvija napredni hardver, softver i algoritme za autonomna vozila. U lipnju prošle godine,

AEye je završio financiranje u iznosu od 16 milijuna USD, koju je vodio Airbus, Intel i

druge kapitalne institucije.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

29

U prosincu 2017. AEye je predstavio iDAR (engl. Inteligent Detection and Ranging), koji

kombinira prvi svjetski Agile MOEMS LIDAR (engl. Micro Optoelectro Mechanical

Systems), koji je prethodno spojen s kamerom slabog osvjetljenja i ugrađen umjetnom

inteligencijom. iDAR omogućuje brzo, dinamično promišljanje i planiranje puta, te stvara

definirani softver i proširivi hardver koji se dinamički može prilagoditi zahtjevima u

stvarnom vremenu. AEye je pokazao iDAR i objavio svoj paket proizvoda na CES 2018. u

Las Vegasu (Slika 19).

Slika 19 Tvrtka AEye na CES-u 2018. u Las Vegasu pokazuje način na iDAR stvara 3D

oblak točaka (URL 23)

Način na koji iDAR funkcionira je sljedeći: ispravno implementiran iDAR povećava

brzinu sustava za samoocjenjivanje automobila do 10 puta, uz istodobno smanjenje

potrošnje energije za 5 do 10 puta. To čini tako što smanjuje koliko se podataka prenosi u

sustav planiranja pokreta - u mnogim slučajevima, za više od 90 posto. Ova real-time

integracija piksela i voksela znači da se podaci obrađuju brže, učinkovitije i preciznije na

razini senzora, a ne u kasnijoj obradi. Dobiveni sadržaj omogućuje umjetnoj inteligenciji

da ocijeni scenu pomoću 2D, 3D i 4D informacija za identifikaciju lokacije, praćenje

objekata i pružanje uvida s manje latencije, propusnosti i snage računala.

Aeye-ov sustav je mikro-optički mehanizam u čvrstom stanju (MOEMS) koji nudi iznimno

brzo skeniranje i pouzdanost u malom obliku koji je osmišljen tako da se masovno

proizvodi za manji troškak od postojećih senzora. Dok Agile LiDAR tvrtke AEye

isporučuje do 300 metara visoke razlučivosti, njegova sposobnost dinamičkog

prilagođavanja uzoraka skeniranja te prepoznavanja i fokusiranja na specifične regije od

interesa unutar jednog okvira zapravo je ono što inženjere percepcije oduševljava.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

30

Koristeći jedinstvene mogućnosti dinamičkih podataka o pikselima, Agile LiDAR može

ciljati i identificirati objekte unutar scene 10 puta do 20 puta preciznije od LiDAR

proizvoda, te isporučiti informacije 10 puta brže. Rezultat je veća točnost i dulji raspon od

postojećih LiDAR senzora uz veću sigurnost i izvedbe uz niže troškove (URL 23).

6.5 BENEWAKE-OV CE30

Benewake, tvrtka osnovana u lipnju 2015., nalazi se u Pekingu i fokusira na razvoj

LIDAR-a čvrstog stanja. U 2016. godini tvrtka je lansirala LIDAR CE30 u masovnoj

proizvodnji. Benewake odabire Flash LiDAR-e kao svoj razvojni put, jer je odašiljač

najrazvijeniji dio cijelog lanca vrijednosti. Što se tiče prijemnika, preferira CMOS (engl.

Complementary Metal Oxide Semiconductor) velike brzine za kompliciraniju APD

fotodiodu.

CE30-A LiDAR može se primijeniti u AGV-ovima (Autonomno vođenim vozilima).

Posjeduje 132°H x 9°V vidno polje i raspon detekcije od 4 m za otkrivanje prepreka s

niskim nagibom. CE30-C ima iste karakeristike kao i CE30-A dok mu je provodljivost

malo veća. CE30-D 20-kanalni LIDAR uglavnom se koristi u pametnoj mobilnosti s

rasponom detekcije od 30 metara i vidnim poljem od 60°H x 4V° i ušao je masovnu

proizvodnju, te bio prikazan na CES-u 2018. u Las Vegasu (Slika 20). Kod njega ne

postoje unutarnje mehaničke rotirajuće komponente, tako da se može osigurati veća

pouzdanost i stabilnost. Na temelju optimiziranog načina izbjegavanja prepreka, područje

zanimanja može se prilagoditi tako da se usredotoči na informacije o preprekama unutar

tog područja. Trenutna cijena Benewake LiDAR CE30-D iznosi 11.692 dolara (URL 19).

Slika 20 Benewake LiDAR CE30-D (URL 24)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

31

6.6 CEPTON-OV SORA 200

Cepton Technologies su 2016. godine osnovala četiri iskusna veterana u industriji

poluprovodnika na Stanfordu. Cepton usvaja mikro-kretanje, tehnologiju sličnu MEMS-u,

umjesto rotirajućih komponenti. Što se tiče autonomne vožnje, Ceptonov LiDAR za

uporabu u automobilu testiran je 2018. i bit će ispitan 2019. godine.

SORA 200 LiDAR ima mogućnost dalekog dometa, visoke rezolucije i jeftinog kartiranja

u zračnim ili zemaljskim vozilima. S 550 grama, SORA 200 se može koristiti u situacijama

kada je važna masa tereta. Njegova mala težina omogućuje bespilotnim letjelicama da lete

dulje. S dometom skeniranja od 200 metara, SORA 200 omogućuje bespilotnim

letjelicama skeniranje na većim visinama, izbjegavanje prepreka i veće prekrivanje tla. Sa

brzinom od 200 herca, bespilotne letjelice opremljene sustavom SORA 200 mogu raditi

brže, a istovremeno zadržati podatke o kartama visoke gustoće, prikladne za širok raspon

bespilotnih letjelica (Slika 21) (URL 25).

Slika 21 Cepton SORA 200 je najlakši LiDAR sa velikim učinkom za bespilotne letjelice

(URL 26)

6.7 GENIUS PROS TECHNOLOGY ULTRA-UGC2

U rujnu 2017. godine, Ganius Pros Technology (GPT), kineska tvrtka, predstavila je 5

novih LiDAR-a čvrstog stanja u SAD-u, sa jedinicama kratkog dometa, srednjeg dometa i

dugog dometa. GPT je tvrdio da ovi novi proizvodi koriste tehnologiju dubinske kamere.

Službeni cijena LiDAR-a kratkog dometa je oko stotinu juana, srednjeg dometa oko 2000

juana, a dugog dometa manje od 10.000 juana. (1 kineski juan = 0,96 kn)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

32

GPT je prikazao svoje terminalne primjene gore navedenih proizvoda na CES-u 2018. i 4

serije svojih proizvoda: Smart, Wide, Power i Ultra, primjenjujući ih na područja kao

autonomni upravljački inteligentni robot, inteligentnu sigurnost i potrošačku elektroniku.

Slika 22 ULTRA-UGC2 (URL 27)

Osnovne karakteristke ULTRA-UGC2: potpuno čvrsto stanje - bez pokretnih dijelova,

visoka razlučivost i dugi raspon detekcije - može otkriti male prepreke na velikim

udaljenostima, jednostavno spajanje fotoaparatom - jedan snimak (0,1 ms/okvir), video

brzina (30fps) (Slika 22). Ima raspon detekcije od 50 metara i vidno polje od 40°H x 20V°

sa 10% reflektivnosti (URL19).

6.8 IBEO

Osnovan 1998., Ibeo uglavnom prodaje 2 vrste proizvoda: ScaLa i LUX serije. Prvo je

razvijen LiDAR s 4 snopa zajedno s Valeom, a kasnije je široko primijenjen na projekte

autonomne vožnje. ZF je u kolovozu 2016. kupio 40-postotni udio tvrtke Ibeo kako bi

zajednički razvio LiDAR u čvrstom stanju. U 2017. godini, Ibeo je predstavio svoj novi 3D

LiDAR čvrstog stanja.

Njihov budući model LiDAR-a čvrstog stanja osiguravat će potpunu 3D sliku okoline i

preciznu percepciju složenih prometnih situacija (Slika 23). Prepoznavanje će biti neovisno

o svjetlosnim uvjetima okoline. Tehnologija igra ključnu ulogu u implementaciji složenih

sustava za pomoć vozaču u asistenciji te ima aplikaciju za visoko automatiziranu vožnju.

Prednosti: točno i pouzdano otkrivanje objekata, čak i u srednjem vidnom polju, veći kut

razlučivosti i dodatno vidno polje zbog kaskadne optike, snimanje skeniranih podataka radi

stvaranja modela okoline, određivanje položaja uz pomoć algoritma za praćenje u senzoru,

kao i određvanje oblika, brzine skretanja i smjera kretanja, mjerenje udaljenosti i brzine te

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

33

otkrivanje otvorenih prostora unutar cijelog vidnog polja, a uz sve to može se koristiti u

svim uvjetima osvjetljenja i u bilo kojem trenutku (URL 28).

Slika 23 Ibeo-v LiDAR čvrstog stanja (u razvoju) (URL 28)

6.9 INNOVUSION-OV HI DEF LIDAR

Bao Junwei, bivši Baidu-ov direktor, osnovao je Innovusion u studenom 2016. U prosincu

2017. Innovusion je izdao svoj hibridni LiDAR uzorak u čvrstom stanju Hi Def LiDAR.

Profil Hi Def LIDAR uzorka je veličine dlana, a njegova širina je blizu duljini iPhonea, a

njegov volumen je manji od 100 kubičnih inča. Prema službenim podacima, horizontalni

FOV (engl. Field of view) uzorka je oko 90°, a njegov vertikalni FOV je oko 40°, s

dometom većim od 200 m i visokom rezolucijom. Hi Def LiDAR službeno je objavljen na

CES-u 2018. godine. (Slika 24) (URL 19).

Slika 24 Hi Def LiDAR čvrstog stanja (URL 29)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

34

6.10 LUMINAR-OV LUMINAR LIDAR

Luminar je 2017. godine lansirao LiDAR s dometom preko 200 m, usvajajući laser s

valnom duljinom od 1550 nm. Rezolucija LiDAR-a je povećana za 50 puta i raspon za 10

puta u usporedbi s ostalima s valnom duljinom od 905 nm, što jamči sigurnost za

automobil sa brzinom od 75 km / h na autocesti. Osim toga, Toyota Research Insititue

(TRI) uložila je 36 milijuna dolara u Luminar u rujnu 2017. Njhova platforma za

samostalnu vožnju 2.1 i 3.0 odlikuje se tehnologijom Luminar LiDAR.

Luminar LiDAR (Slika 25) mjeri milijune točaka u sekundi što mu daje vrhunsku

rezoluciju. To omogućuje senzorima da vide ne samo gdje su objekti, već i ono što su - čak

i na velikoj udaljenosti. Sustav može "vidjeti" više od 200 metara na manje od 10%

reflektivnosti. Usporedbe radi, današnje tehnologije mogu vidjeti samo 30-40 metara od

10%. Uz visoke performanse LiDAR-a, dizajniran je senzor uz mali trošak za veliku

količinu proizvodnje. Ima najsenzibilniji, najviši InGaAs prijemnik dinamičkog raspona u

svijetu. Prilagođeni skener visoke tehnologije omogućuje brzinu, pouzdanost i

konfiguraciju skeniranja u realnom vremenu (URL 19).

Slika 25 Luminar LiDAR (URL 30)

6.11 OUSTER-OV LIDAR OS1

Ouster je osnovan u lipnju 2015. sa sjedištem u San Franciscu. Izumio je 64-kanalni

LiDAR OS1 (Slika 26) po cijeni od 12.000 dolara, a za masovnu proizvodnju pripremio je

27 milijuna dolara. Kaže se da je prvi već isporučen. Prema toj značajci, Ouster CS1 je

malo inferiorniji od Velodyne-ovog 64-kanalnog, ali bolji je u tehnologijama pakiranja i

time što je jeftniji (Tablica 1). Značajke raspona radne temperature za neki ključni hardver

još nisu otkrivene.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

35

Tablica 1 Karakteristike LiDAR-a OS1

Ostale karakteristike: višestruke sinkronizacije ulaznih i izlaznih opcija, On-the-fly

programiranje brzine prijenosa i rezolucije, načini mjerenja fiksnog kuta i fiksnog mjerenja

vremena, multi-senzorna otpornost na preslušavanje, industrijski vodeća unutarnja i

vanjska tvornička kalibracija, priključak za utikač...

Slika 26 Luminar LiDAR OS1 (URL 31)

Cijene ovog uređaja trenutno iznose:

- OS-1 16 za 3.500 dolara

- OS-1 64 za 12.000 dolara (ili 8.000 dolara za neprofitna istraživanja)

- OS-1 128 bit će dostupan na ljeto 2019. godine za 18.000 dolara (ili 10.000 dolara za

neprofitna istraživanja) (URL 31).

Kanali: 16, 64 ili 128

FoV (vidno polje): Vertical: 16, 64: +16.6° to -16.6° (33.2°)

128: +22.5° to -22.5°(45°); Horizontal: 360°

Rezolucija: 16, 64, 128 × 2048 (10Hz); 16, 64, 128×

1048 (10/20Hz); 16, 64, 128×512 (10/20Hz)

Raspon: do 150 m (80%); do 50 m (10%)

Preciznost / Točnost:

± 1,5-10 cm (3 cm prosječno) standardno

odstupanje ovisno o dometu / reflektivnosti;

Nulta pristranost

Prikupljanje uzoraka: 16: 655,360 točaka / sek; 64: 1.310.720

točaka / sek; 128: 2,621,440 točaka / sek

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

36

6.12 ROBOSENSE-OV RS-LIDAR-M1 PRE

RoboSense je vodeći svjetski pružatelj LiDAR rješenja za ekološku svijest. Osnovana je

2014. godine, sa sjedištem u Shenzhen, Kina. Već dugi niz godina glavni dizajnerski tim

tvrtke RoboSense razvija LiDAR senzorsko okruženje temeljeno na iskustvu u mnogim

ključnim tehničkim područjima, kao što su čipovi, LiDAR senzori i AI algoritmi. U 2017.

godini, čini se da je RoboSense ubrzao svoj korak s proizvodnjom, od objave svoje 16-

kanalne masovne proizvodnje LiDAR-a, otkrivanja ''Prometheus''-ovog plana i višekanalne

LiDAR solucije za spajanje, do lansiranja 32-kanalnog LiDAR-a. Štoviše, kampanja je

lansirala još više proizvoda: MEMS LIDAR čvrstog stanja i OPA LIDAR čvrstog stanja.

RS-LiDAR-M1 Pre, MEMS LIDAR čvrstog stanja izložen je na CES-u, a masovna

proizvodnja će početi krajem 2018. ili u prvom kvartalu 2019. godine. Uzorak OPA

LIDAR-a čvrstog stanja bit će objavljen sljedeće godine, čija je procjena da će se

prozvodnja početi u 2020. godini.

RS-LiDAR-M1 Pre je prvi HD LiDAR čvrstog stanja koji je ponosno pokrenuo RoboSense

(Slika 27). Ovaj novi MEMS tip LiDAR-a prikuplja u stvarnom vremenu 3D

visokoprecizne informacije kako bi pomogao vozilima da bolje uoče okolinu. Vrhunska

MEMS tehnologija omogućuje eksponencijalno poboljšanje performansi. Osim

mehaničkih rotirajućih dijelovima zamijenjenim mikro zrcalnom strukturom, laserske

komponente RS-LiDAR-M1Pre su uvelike pojednostavljene, što ga čini konkurentnijim

proizvodom uz nisku cijenu i produktivnu masu. Osim toga, tehnologija visoke preciznosti

donosi izvanredne performanse skeniranja za isporuku vrlo točnih i iznimno visokih

rezolucijskih točaka oblaka uz veću brzinu prijenosa podataka.

Slika 27 RS-LiDAR-M1 Pre (URL 32)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

37

Na CES-u 2019, RoboSense će lansirati novi RS-LiDAR-M1, prikazujući potencijal

njihovog MEMS dizajna optomehaničkog sustava, s revolucionarnim poboljšanjima u

otkrivanju udaljenosti, rezoluciji, vidnom polju (FOV), pouzdanosti i drugim RoboSense

nagrađivanim LiDAR senzorske tehnologije.

Veliki korak naprijed u odnosu na prethodnu verziju nagrađivanog RoboSense RS-LiDAR-

M1 Pre (2018.), novi RS-LiDAR-M1 MEMS pruža povećano horizontalno vidno polje za

gotovo 100% u usporedbi s prethodnom generacijom, dosežući nevjerojatnih 120° vidno

polje, tako da je potrebno samo njih nekoliko da pokriju vidno polje od 360°. S obzirom na

ciljanu cijenu proizvodnje od 200 dolara, nalazi se u skladu s troškovnim zahtjevima za

masovnu proizvodnju (URL 32)..

6.13 TETRAVUE-OV 4D LIDAR

U veljači prošle godine TetraVue je najavio ulaganje od 1 milijun dolara od tvrtke Robert

Bosch Venture Capital Nautilus Venture Partnars, tvrtke Samsung Catalyst Fund i

Foxtonn, dok je krajem prošlog prosinca dobila nova sredstva od OVK Tencor,

LamFesearch i Tsing Capital. Tehnologija TetraVue razlikuje se od drugih, tako što

integrira videozapise visoke rezolucije i informacije o velikom rasponu.

TetraVue LiDAR snima 60 milijuna bajtova podataka u sekundi. Sadašnje kamere mogu

precizno detektirati 2D slike visoke rezolucije, ali ne mogu uhvatiti duboke informacije o

objektima. Tehnologija TetraVue radikalno se razlikuje od dosadašnjih pristupa LIDAR-a,

spajajući rezoluciju HD videozapisa s podacima o rasponu kako bi se omogućilo prvo

snimanje pokreta na daljinu i 4D u širokom rasponu. To je prva tehnologija 4D fotoaparata

koja snima slike u stvarnom vremenu s dubinom percepcije do svakog piksela. TetraVue

kamere jedinstveno spajaju digitalni videozapis s LIDAR tehnologijom snimanjem više-

megapikselnih slika do 30 sličica u sekundi s preciznom dubinom za svaki pojedini piksel.

Kao rezultat toga, kamera ima mogućnost obrade 100 puta više podataka u stvarnom

vremenu koji opisuju položaj objekta i kretanje u okolnom okruženju. TetraVue je u

početku usmjerena na automobilsko tržište i radi s ključnim partnerima kako bi na tržište

uveo 4D LIDAR tehnologiju. Tehnologija je otkrivena na CES-u, no detaljnijim

informacijama o proizvodu nije moguće pristupiti s obzirom da na njihovim stranicama

nema takve mogućnosti, a na upite mail-om nisu odgovarali (URL 19).

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

38

6.14 TRILUMINA-OV 3D LIDAR

Osnovana 2011. godine. sa sjedištem u Albuquerqueu u državi New Mexico. TriLumina

koristi modul za osvjetljavanje, a ne sustav skeniranja, uz prednost manjih dimenzija, veće

razlučivosti i daljnjeg otkrivanja raspona i nižih troškova. U svibnju 2018. je najavila novo

financiranje od 9 milijuna dolara, koje je uložio Kickstart Seed Fund, Stage 1 Ventures,

Cottonwood Technology Fund, DENSO Ventures i Sun Mountain Capital. Na CES-u

TriLumina izlaže nekoliko slučajeva upotrebe svog 90nm VCSEL modula za osvjetljenje,

uključujući novi 3D LiDAR čvrstog stanja - sustav koji radi po modulu osvjetljenja, a

LiDAR će demonstrirati integraciju TriLumininih rasvjetnih tehnologija na LeddarTech

3D LiDAR platformi. Njegovi novi čipovi će unaprijediti mogućnosti Time of Flight (ToF)

dok će smanjiti zahtjeve za energijom i veličinu, a njegova brza impulsna tehnologija

osiguravat će dramatično poboljšanje performansi i faktora oblika za LIDAR (URL 19).

6.15 VELODYNE-OV VELARRAY

Osnovana 1983. godine, sa sjedištem u Silicijskoj dolini. Na ovom CES-u Velodyne je

izložila dva LiDAR proizvoda: 123-kanalni LiDAR VLS-128 i Velarray (Slika 28),

LiDAR u čvrstom stanju.

VLS-128 može detektirati domet do 300 m, s boljim performansama 10 puta od HDL-64.

Velodyne postiže automatsku kalibraciju na proizvodu i koristi ASIC čipove za neke

ključne module za postizanje vrhunskih performansi u malom pakiranju veličine 125mm x

50mm x 55mm, što znatno poboljšava učinkovitost proizvodnje i istovremeno smanjuje

troškove. Velarray, bez mehaničkih rotirajućih komponenata, ima raspon iznad 200 m,

horizontalni FoV od 120°, vertikalni 35° uz rezoluciju od 0,1°. Specifikacija Valarraya će

uključivati 32 kanala, 16 kanala, 8 kanala, pa čak i 4 kanala. Oba proizvoda navodno će

biti objavljena u četvrtom kvartalu 2019. godine. Ima ciljanu cijenu od nekoliko stotina

dolara kada će se proizvoditi u masovnim količinama (URL 33).

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

39

Slika 28 Velarray LiDAR čvrstog stanja (URL 33)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

40

7 TEHNOLOGIJA SADAŠNJOSTI I BUDUĆNOSTI

U posljednjih nekoliko godina LiDAR je postao mnogo manji i pristupačniji nego što je

nekad bio, ali još imamo dug put. Solid state LiDAR može to promijeniti i pretvoriti ovu

specijalističku tehnologiju u alat koji je dovoljno mali i jeftin za korištenje. DARPA,

CalTech, Quanergy i ostale kompanije već su objavili svoja vlastita solid-state LiDAR

rješenja, a postoje naznake da Google i Velodyne možda rade i na vlastitim rješenjima.

Nova era LiDAR-a možda nije daleko.

Solid state LiDAR dobiva mnogo koristi od uklanjanja mehaničkih dijelova. Kao prvo,

zapanjujuće je malen. Istraživači iz CalTecha uspjeli su razviti solid state LiDAR čipove

koji su veličine samo oko stotinu mikrona - mnogo manji od promjera ljudske kose.

Voditelj programa DARPA-e Joshua Conway, koji nadgleda još jedan projekt za razvoj

solid state rješenja, kaže da uklanjanje ovih skupih mehaničkih dijelova također ima velike

troškove. "Pronalazeći način upravljanja laserima bez mehaničkih sredstava", objasnio je u

izjavi, "uspjeli smo transformirati ono što je trenutno najveći i najskuplji dio laserskog

skeniranja u nešto što bi moglo biti jeftino, sveprisutno, snažno i proizvedeno koristeći istu

tehnologiju proizvodnje kao i silikonski mikročipovi."

Neočekivano, ove koristi mogu bit učinkovite bez gubitka. Tvrtke CalTech i DARPA

naglašavaju da su njihova solid-state rješenja skalabilna, što znači da se mogu kombinirati

u nizove gotovo svake veličine. Rezultat tome je taj da bi sustavi jednoga dana mogli biti

jednako precizni, ako ne i precizniji od postojećih sustava.

7.1 KOMERCIJALNA UPORABA I POGODNOSTI

Solid state LiDAR je velika stvar za potrošače, jer će to tehnologiju vjerojatno učiniti

sveprisutnom - stavljajući je u mobitele, samovozeće automobile i više mjesta u koja prije

nije mogla ići. Međutim, to će također biti velika stvar za komercijalne korisnike.

• Brzina - osim cijene i veličine, solid state LiDAR ima veliku prednost u brzini, što

omogućuje brze zalihe volumena, brze planove izgradnje, sigurnosne skenove,

mapiranje bespilotnih letjelica i tako dalje.

• Bolji SLAM - tehnologija će također moći koristiti SLAM (simultano lokaliziranje

i mapiranje) lakše nego terestrički skener. Solid-state jedinice imaju višestruke

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

41

zrake i poznaju relativnu poziciju svake zrake prema drugima. Kada istodobno

rade, možete dobiti položaj uređaja u njegovoj okolini od konvergencije svakog

snimka. To će osigurati potpuno računanje položaja koji je uobičajen u SLAM-u.

Drugim riječima, uređaj će biti vrlo dobar u stvaranju karte prostora i istodobno

koristi tu kartu da bi otkrio vlastitu lokaciju unutar tog prostor.

• Veća gustoća - iako ovi senzori trenutno ne isporučuju veliku gustoću, to se može

brzo promijeniti. Ako mogu biti naslagani ili vezani lančićima, onda bi gustoća

trebala biti bolja.

• Live-Mapping - za sada, uz solid state LiDAR koji ima senzore koji isporučuju

skeniranje niske gustoće, postoji i velika mogućnost mapiranja uživo. To bi

projektnim timovima omogućilo da podatke u uredu vrate u gotovo stvarnom

vremenu. Kada je to moguće, podaci se mogu brzo obrađivati i gledati točno kako

se mapiranje provodi.

• Razbijanje granice točaka - da bi solid-state LiDAR skeneri jednog dana mogli

pomoći našoj industriji da razbije "granicu od milijun točaka" postoji jedna

mogućnost. Kombinirajući ih s terestričkim skenerima. Teško je nadići tu granicu s

jednim laserom i jednim senzorom, pa bi sljedeći logičan korak bio laserski skeneri

s više osjetila, poput računala s više jezgara i hiper navojem. To bi bio veliki skok i

zahtijevati će vrlo moćna računala za rad na podacima.

• Povećana preciznost kroz daljinsko otkrivanje, bolju klasifikaciju objekata i

poboljšano praćenje kretanja.

• Solid state LiDAR može pružiti veći raspon i rezoluciju potrebnu za vožnju

velikom brzinom.

• Solid state LiDAR može pružiti točne 3D slike u svim vremenskim uvjetima.

Ova tehnologija će omogućiti znatno detaljnije i preciznije vidno polje, neovisno o

dnevnom i noćnom vremenu i nepovoljnim vremenskim uvjetima.

• Budući da nema pokretnih dijelova, čvrsti uređaj je otporan na udarce i vibracije

i stoga je manje sklon zamućenosti pokreta.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

42

Jednostavno rečeno, solid-state LiDAR skeneri mogu dovesti do potpuno nove ere 3D-

slika, kako za potrošače tako i za komercijalne korisnike (URL 34 i 35).

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

43

6 ZAKLJUČAK

Tijekom izrade ovog diplomskog rada ustanovljeno je da se bliži dan kada će se solid state

lidar kao senzor za izmjeru početi primjenjivati u geodeziji. Njegova sve šira primjena

omogućit će lakše snimanje prostora stvarajući trodimenzionalni oblak točaka, odnosno

kartu prostora, i obrađivanje podataka na računalu ili nekom drugom uređaju uz

odgovarajuće softvere i algoritme. Također, njegove prednosti kao što su velična, brzina,

cijena, pouzdanost i preciznost, veći raspon i rezolucija, otpornost na vibracije itd.

omogućit će detekciju, lociranje i mjerenje svih vrsta objekata na brži i pristupačnji način

za različite svrhe zadovoljavajući zahtjeve svih korisnika.

Iako su izrađeni bez mehaničkih komponenti, LiDAR-i u čvrstom stanju imaju neka

ograničenja u području pokrivenosti polja, ali njihova niža cijena pruža mogućnost

kombiniranja više senzora za povećanje pokrivenog područja.

Danas na tržištu postoji veći broj proizvođača koji proizvode različite modele solid state

LiDAR-a i po povoljnim cijenama. Kako vrijeme ide, njihovi će troškovi i dalje padati, a

njihove će se sposobnosti nastaviti poboljšavati. Njihova primjena je u različitim

područjima, ali najviše u automobilskoj industriji. Svake godine, na sajmu potrošačke

elektronike (CES-u), predstavljaju se novi i inovatnivniji modeli čije su tehničke osobine

sve bolje.

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

44

LITERATURA

Gajski, D. (2007.): Osnove laserskog skeniranja iz zraka, Katedra za fotogrametriju i

daljinska istraživanja, Geodetski fakultet Zagreb

"Hrvatska enciklopedija" (2014.), Leksikografski zavod Miroslav Krleža,

www.enciklopedija.hr

POPIS URL-OVA

URL 1: "Telemobiloscope" Christiana Huelsmeyera, http://www.lidar-

uk.com/images/pictures/telemobiloscope-large.jpg (11.11.2018.)

URL 2: Povjest LiDAR-a, http://www.lidar-uk.com/a-brief-history-of-lidar/ (15.11.2018.)

URL 3: Lasersko skeniranje iz zraka, http://gmv.cast.uark.edu/scanning-2/airborne-laser-

scanning/ (17.11.2018.)

URL 4: Lasersko skeniranje u zraku (ALS), https://www.researchgate.net/figure/Airborne-

Laser-Scanning-ALS-Data-acquisition_fig1_309683426 (17.11.2018.)

URL 5: Terrestial Laser Scanning - TLS, https://www.veris.com.au/our-services/3d-

spatial/terrestrial-laser-scanning-tls/ (17.11.2018.)

URL 6: Terestričko lasersko skeniranje (TLS) - Topcon Gls 2000l,

https://jarrahotel.com/topcon-gls-2000l-embratop.html (17.11.2018.)

URL 7: Lidar, članak s Wikipedie, https://hr.wikipedia.org/wiki/Lidar (21.11.2018.)

URL 8: Differential Absorption Lidar, https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-

planetary-sciences/differential-absorption-lidar (21.11.2018.)

URL 9: Starfire Optical Range - sodium laser,

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Starfire_Optical_Range_-_sodium_laser.jpg

(22.11.2018.)

URL 10: Solid State LiDAR, https://www.allaboutcircuits.com/news/solid-state-lidar-

faster-cheaper-better/ (11.10.2018.)

URL 11: Elektro-optički senzor, https://patents.google.com/patent/US5465714A/en

(15.10.2018.)

URL 12: Solid state lidar circuit, https://patents.google.com/patent/EP3161512A1/en

(15.10.2018.)

URL 13: Mems Mirror Lidar, http://www.imageload.co/mems-mirror-lidar/ (15.10.2018.)

URL 14: Usporedba s rotirajućim lidar senzorima,

https://www.allaboutcircuits.com/news/solid-state-LiDAR-is-coming-to-an-autonomous-

vehicle-near-you/ (3.12.2018.)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

45

URL 15: Representation of Leddar technology's signal accumulation and digitalization,

https://www.youtube.com/watch?v=P4-nNbCTHqc (3.12.2018.)

URL 16: Leddar Technology Fundamentals, https://leddartech.com/technology-

fundamentals/ (5.12.2018.)

URL 17: 3D Flash Lidar, https://www.continental-automotive.com/Landing-

Pages/CAD/Automated-Driving/GlobalHighlights/3D-Flash-Lidar (5.12.2018.)

URL 18: InnovizOne, https://techcrunch.com/2017/09/07/lidar-maker-innoviz-raises-65m-

from-delphi-magna-and-more/ (15.12.2018.)

URL 19: CES 2018, https://www.vehicle-trend.com/Knowledge/20180112-1146.html

(20.5.2018.)

URL 20: Innoviz LiDAR Based SLAM,

https://www.youtube.com/watch?v=uECJ7SHuBBw (20.5.2018.)

URL 21: LeddarVu, https://leddartech.com/lidar/leddarvu/ (20.5.2018.)

URL 22: S3-8, https://quanergy.com/s3/ (20.5.2018.)

URL 23: AEye Introduces Groundbreaking iDAR Technology,

https://www.aeye.ai/press/idar-release/ (22.5.2018.)

URL 24: Benewake LiDAR CE30-D, https://wecl-stem.com/shop/058-72-1015/

(22.5.2018.)

URL 25: SORA 200, https://www.cepton.com/sora.html (25.5.2018.)

URL 26: SORA 200 slika, https://store.clearpathrobotics.com/products/sora-200

(25.5.2018.)

URL 27: ULTRA-UGC2, http://www.genius-pros.com/index.php/product/info/10.html

(26.5.2018.)

URL 28: Solid State LiDAR (in Development),

https://www.zf.com/products/en/buses/products_51214.html (28.5.2018.)

URL 29: Hi Def LiDAR, https://2.bp.blogspot.com/-

GBSyDPlYpdo/WjFUJ7PtrxI/AAAAAAAAUA0/uYEgCkT6A48F7NoK-

8xBNxkWxv7UH_uswCLcBGAs/s1600/Innovusion-1.jpg (28.5.2018.)

URL 30: Luminar's lidar , https://arstechnica.com/cars/2018/04/velodyne-invented-

modern-lidar-its-about-to-face-real-competition/ (30.5.2018.)

URL 31: Luminar LiDAR OS1, https://www.ouster.io/product-os1/ (30.5.2018.)

URL 32: RS-LiDAR-M1 Pre, https://www.eejournal.com/article/mems-lidar-for-

driverless-vehicles-takes-another-big-step/ (31.5.2018.)

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

46

URL 33: Velarray LiDAR ,

https://www.businesswire.com/news/home/20170419005516/en/Velodyne-LiDAR-

Announces-New-%E2%80%9CVelarray%E2%80%9D-LiDAR-Sensor (31.5.2018.)

URL 34: Solid-State Lidar Is Key to the Future, https://medium.com/@mapanauta/why-

solid-state-lidar-is-key-to-the-future-of-self-driving-cars-5e90ea906608 (24.1.2019.)

URL 35: A New Era of 3D Scanning, https://www.spar3d.com/blogs/the-other-

dimension/vol13no50-solid-state-lidar-a-new-era-of-3d-scanning/ (23.1.2019.)

POPIS SLIKA

Slika 1 "Telemobiloscope" Christiana Huelsmeyera (URL 1) .............................................. 9

Slika 2 Lasersko skeniranje u zraku (ALS) - prikupljanje podataka (URL 4) .................... 11

Slika 3 Terestričko lasersko skeniranje (TLS) - Topcon Gls 2000l (URL 6) ..................... 12

Slika 4 FASOR (zračna baza Kirtland, New Mexico) (URL 9) .......................................... 13

Slika 5 Podjela Solid state LiDAR-a prema načinu skeniranja ........................................... 15

Slika 6 Optički fazni niz (URL 10) ..................................................................................... 16

Slika 7 Komponente MEMS LiDAR-a (URL 13) ............................................................... 17

Slika 8 Rotacijski LiDAR (URL 14) ................................................................................... 18

Slika 9 i 10 Prikaz akumulacije i digitalizacije signala Leddar tehnologije (URL 15) ....... 20

Slika 11 Automobilski 3D Flash LiDAR (URL 14) ............................................................ 22

Slika 12 Način prikupljanja podataka pomoću 3D Flash LiDAR-a (URL 17) ................... 23

Slika 13 Automobilski 3D HD Hybrid Flash LiDAR (URL 14) ......................................... 24

Slika 14 InnovizOne (URL 18) ........................................................................................... 25

Slika 15 Innoviz-ov LiDAR izvodi SLAM (simultano lokaliziranje i mapiranje) (URL

20) ....................................................................................................................... 26

Slika 16 Vu8, modul LiDAR-a čvrstog stanja razvijen na platformi LeddarVu-a (URL

19) ....................................................................................................................... 26

Slika 17 Dron, LiDAR čvrstog stanja razvijen na platformi LeddarVu-a (URL 21) .......... 27

Slika 18 S3-8 LiDAR senzor (URL 22) .............................................................................. 28

Slika 19 Tvrtka AEye na CES-u 2018. u Las Vegasu pokazuje način na iDAR stvara

3D oblak točaka (URL 23) ................................................................................. 29

Slika 20 Benewake LiDAR CE30-D (URL 24) .................................................................. 30

Slika 21 Cepton SORA 200 je najlakši LiDAR sa velikim učinkom za bespilotne

letjelice (URL 26) ............................................................................................... 31

Slika 22 ULTRA-UGC2 (URL 27) ..................................................................................... 32

Slika 23 Ibeo-v LiDAR čvrstog stanja (u razvoju) (URL 28) ............................................. 33

Slika 24 Hi Def LiDAR čvrstog stanja (URL 29) ............................................................... 33

Slika 25 Luminar LiDAR (URL 30).................................................................................... 34

Slika 26 Luminar LiDAR OS1 (URL 31) ........................................................................... 35

Slika 27 RS-LiDAR-M1 Pre (URL 32) ............................................................................... 36

Slika 28 Velarray LiDAR čvrstog stanja (URL 33) ............................................................ 39

POPIS TABLICA

Tablica 1 Karakteristike LiDAR-a OS1 .............................................................................. 35

Portner-Špehar, Tea Diplomski rad

47

ŽIVOTOPIS

Osobni podaci

Prezime/ Ime Portner-Špehar Tea

Adresa Drage Gervaisa 38, 10 090 Zagreb (Hrvatska)

Broj mobitela (+385)917943584

E-mail tportners@geof.hr; tea.portner@gmail.com

Državljanstvo Hrvatsko

Datum rođenja 28.05.1992.

Radno iskustvo

- stručna praksa u MGV d.o.o. i Cadcom d.o.o. (srednja škola i fakultet),

- rad na geodetskim poslovima preko student servisa (Geoanda d.o.o.)

Obrazovanje i

osposobljavanje

2011. - 2016. Sveučilišna prvostupnica inženjerka geodezije i geoinformatike

Sveučilište u Zagrebu, Geodetski fakultet

2016. - danas Studentica diplomskog studija geodezije i geoinformatike

Sveučilište u Zagrebu, Geodetski fakultet

Osobne vještine i

kompetencije

Proaktivnost, sposobnost prilagođavanja različitim ljudima i situacijama,

strpljivost, komunikativnost, lojalnost, izražen smisao za organizaciju,peda-

ntnost i preciznost u obavljanju radnih zadataka, pouzdanost i odgovornost

Jezici

Razumijevanje Govor Pisanje

Slušanje Čitanje Govorna

interakcija

Govorna

produkcija

engleski B2 B2 B1 B1 B2

Računalne vještine i

kompetencije

- mogu riješiti probleme vezane za Windows 7, 8.1 i 10 operativne sustave

- dobro poznavanje AutoCAD, QGIS i MS Office (Word, Excel,

PowerPoint)

- osnovno znanje u programiranju (Python, SQL, Java, HTML, CSS)

Vozačka dozvola

B