AES_1 2022

Automazione e Strumentazione n Gennaio - Febbraio 2022 FOCUS applicazioni 67 TRASPORTI Funzionamento del Lidar I sistemi Lidar emettono un impulso laser in direzione di un oggetto e misurano il tempo impiegato dalla luce per raggiungere quest’ultimo, essere riflessa e tornare al sensore, come illustrato nella figura 3 . Con la scan- sione laser in direzione orizzontale e verticale , un sistema Lidar crea una mappa 3D completa dello sce- nario che gli si prospetta. Ogni mappatura di questo tipo viene definita frame . Tipicamente, i moderni sistemi Lidar hanno una velocità che va da 10 a 30 frame al secondo (fps). Non appena il laser emette un raggio in una determinata direzione, un sensore registra la luce di ritorno lungo la medesima direzione, la converte in un segnale elet- trico e ricerca in quel segnale la posizione dell’impulso laser, utilizzando una tecnica definita a filtro adattato o ‘matched-filter’. L’uscita del filtro adattato viene con- frontata con una soglia e, se il segnale la supera, viene dichiarato un rilevamento. Limiti di rilevamento Ovviamente, nel mondo reale nulla è ideale. Il processo di rilevamento del Lidar introduce rumore - sia di natura elettrica, dai vari componenti del ricevitore, sia ottica, dal rilevatore stesso. Per questo motivo un oggetto è rilevabile solo se dal medesimo si riceve una quantità di luce riflessa sufficiente a consentire che il filtro adattato sia in grado di distinguerla dal rumore. Secondo le leggi della fisica, l’intensità della luce decre- sce secondo il quadrato della distanza che intercorre dalla sorgente. In pratica, in un sistema Lidar, ciò signi- fica che la quantità di luce laser ricevuta per riflessione da un oggetto distante 200 m è soltanto un quarto di quella che sarebbe stata ricevuta se lo stesso oggetto si fosse trovato a 100 m di distanza. Ne consegue che il nostro filtro adattato avrà qual- che difficoltà nell’identificare oggetti più distanti e, in estrema conseguenza, quando un oggetto si troverà sufficientemente lontano diverrà invisibile al sistema Lidar. La figura 4 dimostra questo fenomeno: l’am- Figura 2 - Mappa Lidar Figura 4 - Effetto della distanza sul segnale di ritorno del Lidar Figura 3 - Principio di funzionamento del Lidar