Введение

Технология LiDAR изменила такие отрасли, как автономные транспортные средства и картографирование. По мере появления новых достижений 4D LiDAR привлекает все больше внимания.

В этой статье мы сравним 3D LiDAR и 4D LiDAR, подчеркнув их различия и ключевые области применения. Вы узнаете об их преимуществах и ограничениях, а также о том, как выбрать правильное решение для ваших нужд.

Что такое 3D-лидар?

Как работает 3D-лидар

3D LiDAR работает, излучая лазерные импульсы, которые отражаются от объектов и возвращаются к датчику. Измеряя время, необходимое для возвращения импульса, система может определить расстояние до объектов в окружающей среде. Этот процесс известен как технология Time of Flight (ToF). С помощью этой технологии системы 3D LiDAR генерируют «облако точек» — цифровое представление окружающей среды, фиксируя подробные 3D-карты. Точность и разрешение данных зависят от плотности облака точек и количества лазерных каналов датчика.

Преимущества 3D LiDAR

3D LiDAR обеспечивает исключительную точность при высокоточных измерениях расстояний, что делает его идеальным для таких приложений, как географическое картографирование, строительство и автономные транспортные средства. Он широко используется в автономных транспортных средствах для картографирования и обнаружения объектов в реальном времени. Поскольку системы 3D LiDAR хорошо зарекомендовали себя, они, как правило, более экономичны по сравнению с новыми технологиями. Кроме того, он обеспечивает высокое разрешение и точность в сценариях, где динамическое отслеживание объектов не является критическим.

Ограничения 3D LiDAR

Хотя 3D LiDAR отлично подходит для картографирования статических объектов, он не предоставляет информацию о скорости объектов или движущихся целей. Это ограничение становится очевидным в быстро движущихся средах, таких как автономное вождение, где определение скорости и направления движущихся объектов имеет решающее значение. Кроме того, системы 3D LiDAR могут работать в неблагоприятных погодных условиях, таких как сильный дождь или туман. Световые импульсы, рассеянные в таких условиях, могут привести к потере данных, что снижает общую эффективность системы.

Технология	Преимущества	Ограничения
3D-лидар	- Высокая точность для стационарных объектов	- Невозможно отслеживать движущиеся объекты.
	- Хорошо зарекомендовавший себя и экономически эффективный	- Производительность снижается в плохую погоду
4D лидар	- Отслеживание скорости и движения в реальном времени	- Более дорогой
	- Улучшена производительность в динамических средах.	- Более крутая кривая обучения для интеграции

Что такое 4D-лидар?

Как работает 4D LiDAR

4D LiDAR развивает возможности 3D LiDAR, вводя дополнительное измерение: скорость. Это достигается за счет эффекта Доплера, который измеряет сдвиг частоты лазерного света при его отражении от движущихся объектов. По сути, системы 4D LiDAR способны определять не только расстояние до объектов, но также их скорость и направление. Комбинируя эти три элемента — расстояние, направление и скорость — 4D LiDAR обеспечивает обнаружение движения в реальном времени, что делает его неоценимым в динамичных средах.

Преимущества 4D LiDAR

Основным преимуществом 4D LiDAR перед 3D LiDAR является его способность собирать динамическую информацию об окружающей среде. Это особенно ценно в таких приложениях, как автономные транспортные средства, где необходимо отслеживание движущихся объектов в реальном времени. Например, 4D LiDAR может отслеживать транспортные средства, пешеходов или велосипедистов и предоставлять в режиме реального времени обновленную информацию об их скорости и движении. Это дополнительное измерение делает 4D LiDAR идеальным для сложных сред с высокоскоростным движением, таких как городские улицы или автомагистрали. Он также может работать лучше в условиях, когда обнаружение движения имеет решающее значение, предлагая более полные данные по сравнению с 3D LiDAR.

Ограничения 4D LiDAR

Хотя 4D LiDAR предлагает более продвинутые возможности, он сопряжен с определенными проблемами. Эта технология все еще относительно нова и часто обходится дороже из-за ее сложности и расширенных функций, которые она предлагает. Кроме того, интеграция систем 4D LiDAR может потребовать более специализированных знаний и подготовки, что приводит к более крутой кривой обучения. Несмотря на эти недостатки, способность захватывать как пространственные, так и временные аспекты окружающей среды делает 4D LiDAR мощным инструментом во многих высокоскоростных приложениях реального времени.

3D LiDAR против 4D LiDAR: подробное сравнение

Точность и разрешение

И 3D LiDAR, и 4D LiDAR предоставляют данные высокого разрешения, но их приложения различаются. 3D LiDAR отлично подходит для создания точных 3D-карт статической среды. Это особенно эффективно в сценариях, где основной потребностью является высокая пространственная точность, например, при архитектурном моделировании или картографировании окружающей среды. С другой стороны, 4D LiDAR обеспечивает аналогичное разрешение, но с дополнительным преимуществом определения скорости. Этот дополнительный уровень данных делает 4D LiDAR особенно полезным для динамичных сред, где понимание движения объектов имеет решающее значение, например, при автономном вождении.

Дальность и скорость

3D LiDAR обычно имеет меньший радиус действия по сравнению с 4D LiDAR. Это делает 3D LiDAR идеальным для приложений, требующих высокой точности на меньших расстояниях, таких как картографирование зданий или сооружений. Однако 4D LiDAR предназначен для обнаружения на большем расстоянии, что делает его более подходящим для высокоскоростных приложений. Например, в автономных транспортных средствах 4D LiDAR может обнаруживать объекты на большем расстоянии и отслеживать их движение, что крайне важно для обеспечения безопасности на высоких скоростях.

Экологическая эффективность

3D LiDAR плохо работает в неблагоприятных погодных условиях, таких как туман, дождь или снег, когда световые системы могут работать не оптимально из-за рассеяния света. Напротив, способность 4D LiDAR обнаруживать движение в режиме реального времени добавляет дополнительный уровень надежности, особенно в сложных условиях. Хотя он по-прежнему использует световые импульсы, включение измерения скорости помогает поддерживать надежность даже в средах с движущимися объектами, что делает его более универсальным вариантом для динамических условий.

Стоимость и интеграция

Системы 3D LiDAR, как правило, более доступны по цене и их легче интегрировать в существующие рабочие процессы, поскольку они существуют дольше и хорошо зарекомендовали себя в различных отраслях. Для сравнения, системы 4D LiDAR, как правило, дороже из-за своих расширенных возможностей. Повышенная стоимость 4D LiDAR может быть сдерживающим фактором для некоторых организаций, но улучшенное качество данных, которое оно обеспечивает в высокоскоростных или динамических сценариях, может оправдать инвестиции в определенных случаях использования.

Особенность	3D-лидар	4D лидар
Тип данных	3D-облака точек (пространственные)	3D-облака точек + скорость (динамическая)
Точность	Высокая точность для стационарных объектов	Высокая точность для динамических и движущихся объектов
Диапазон	Короткие и средние расстояния	Большая дальность обнаружения
Расходы	Более доступный	Более высокая стоимость из-за расширенных функций.
Области применения	Экологическое картографирование, строительство	Автономное вождение, отслеживание в реальном времени
Погодные характеристики	Борьба в плохую погоду	Повышенная производительность в динамических средах

Когда следует выбирать 3D LiDAR

Подходящие приложения для 3D LiDAR

3D LiDAR — отличный выбор для приложений, где требуется точность и аккуратность на коротких и средних расстояниях. Он широко используется при картографировании окружающей среды, например, при съемке лесов, парков или крупных строительных проектов. Он также идеально подходит для ситуаций, когда основное внимание уделяется статичным объектам, например, при создании 3D-моделей зданий, инфраструктуры или исторических мест.

Почему 3D LiDAR по-прежнему является предпочтительным вариантом

Несмотря на достижения в области 4D LiDAR, 3D LiDAR остается надежным и экономичным решением для многих отраслей. Его устоявшееся присутствие на рынке и доступность делают его идеальным выбором для приложений, не требующих отслеживания скорости в реальном времени. Для таких задач, как создание топографических карт или архитектурных проектов, 3D LiDAR остается очень эффективным.

Когда следует выбирать 4D LiDAR

Подходящие приложения для 4D LiDAR

4D LiDAR лучше всего подходит для динамичных сред, особенно там, где объекты находятся в движении. Это делает ее ключевой технологией для автономных транспортных средств, где необходимо постоянно контролировать расстояние и скорость. Это также полезно в робототехнике, промышленной автоматизации и системах мониторинга в реальном времени, где отслеживание движения необходимо для точного управления и навигации.

Перспективы 4D LiDAR в новых технологиях

4D LiDAR находится в авангарде новых технологий, особенно в таких секторах, как автономный транспорт, робототехника и обработка данных в реальном времени. Его способность предоставлять данные о скорости наряду с пространственными измерениями делает его важнейшим инструментом для будущих инноваций в области автономного вождения, передовой робототехники и мониторинга окружающей среды.

Сценарий	3D-лидар	4D лидар
Высокая точность на коротких расстояниях	Идеально подходит для картографирования небольших территорий.	Менее актуально из-за дальнего фокуса
Отслеживание движущихся объектов	Не подходит для динамического отслеживания.	Идеально подходит для отслеживания объектов в реальном времени
Приложения, чувствительные к затратам	Более доступный	Более высокая стоимость, но расширенные функции
Автономные транспортные средства	Ограничено статическим картографированием	Необходим для динамического отслеживания

Заключение

Выбор между 3D LiDAR и 4D LiDAR зависит от конкретных потребностей приложения. 3D LiDAR идеально подходит для задач с высокой точностью на коротких и средних расстояниях, а 4D LiDAR отлично подходит для динамических сред, где отслеживание скорости имеет важное значение. Оба имеют свои преимущества, и выбор правильного зависит от таких факторов, как дальность действия, точность и стоимость. ZG TECHNOLOGY предоставляет передовые решения LiDAR, отвечающие различным потребностям отрасли, предлагая высокую производительность и эффективность проектов.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: В чем основная разница между 3D LiDAR и 4D LiDAR?

Ответ: Основное отличие заключается в том, что 3D LiDAR предоставляет пространственные данные, создавая подробные 3D-карты, а 4D LiDAR добавляет измерения скорости, позволяя отслеживать движущиеся объекты в реальном времени.

Вопрос: Как работает лазерный 3D-сканер?

Ответ: Лазерный 3D-сканер использует лазерные импульсы для создания детальных облаков точек, точно измеряя расстояния для создания 3D-моделей. Он широко используется в строительстве и картографии.

Вопрос: Когда мне следует выбирать 4D LiDAR вместо 3D LiDAR?

Ответ: 4D LiDAR идеально подходит для сред, где отслеживание скорости и движения в режиме реального времени имеет решающее значение, например, для автономных транспортных средств или высокоскоростной робототехники.

Вопрос: 4D LiDAR дороже, чем 3D LiDAR?

Ответ: Да, 4D LiDAR, как правило, дороже из-за своих расширенных функций, включая измерение скорости и динамическое отслеживание в реальном времени.

Вопрос: Могу ли я использовать лазерный 3D-сканер для автономных транспортных средств?

Ответ: Хотя лазерные 3D-сканеры точны для статического картографирования, 4D LiDAR больше подходит для автономных транспортных средств из-за его способности отслеживать движущиеся объекты.

Вопрос: Каковы преимущества 4D LiDAR?

Ответ: 4D LiDAR предоставляет расширенные возможности, включая обнаружение движения в реальном времени и отслеживание скорости, что делает его идеальным для динамических и высокоскоростных приложений.

Вопрос: Насколько точен лазерный 3D-сканер?

Ответ: Лазерный 3D-сканер обладает высокой точностью и обеспечивает точные измерения для создания подробных 3D-моделей в различных приложениях, от строительства до картографирования окружающей среды.