Wie sich das IoT aus der Ferne überwachen lässt

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Die verschiedenen DAR-Sensoren im Vergleich

Wo sich DAR-Sensoren einsetzen lassen, wurde bereits beschrieben. Im folgenden Abschnitt werden einige der wichtigsten DAR-Techniken miteinander verglichen, wobei zwischen aktiven und passiven Systemen unterschieden wird. Obgleich es auch mit passiver Technik, wie der Dreiecksvermessung von stereoskopischen Fotos, möglich ist, Entfernungsdaten zu ermitteln, sind aktive Techniken weiter verbreitet. Sie senden einen Impuls zu einem Objekt, erfassen das Echosignal und analysieren es, um die Position eines oder mehrerer Objekte im Messfeld des Sensors zu ermitteln. Da sie selbst Energie zum Zielobjekt aussenden, wird diese Technik als aktiv bezeichnet.

Einige aktive Techniken analysieren den geometrischen Standort des Rücksignals, um daraus Positionsdaten abzuleiten. Andere messen die Laufzeit des reflektierten Signals. Letztere werden häufig als TOF- (Time-of-Flight-)Technik bezeichnet. Laufzeitmessungen lassen sich mit Funkwellen (RADAR), Schall-/Ultraschallwellen (SONAR) oder Lichtwellen (LIDAR und LEDDAR) durchführen.

Bildergalerie

Bild 1: Aus mindestens drei Basiskomponenten besteht ein IoT-kompatibles Sensorelement.

Bild 2: Die TOF-Signalverarbeitung in einem Leddar-Sensor.

Jede Technik bietet ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Deshalb muss für die entsprechende Anwendung geprüft werden, die am besten geeignete Technik zu finden. Leddar steht als jüngste Entwicklung für eine effiziente Sensortechnik, die sich für verschiedene IoT-Anwendungen anbietet.

Die Leddar-Signalverarbeitung basiert auf der direkten Laufzeitmessung der von Leuchtdioden oder anderen Lichtquellen ausgesendeten Lichtimpulse. Das Leddar-Verfahren unterscheidet sich insbesondere dadurch, dass die empfangenen Echosignale für den gesamten Erfassungsbereich des Sensors abgetastet und keine direkte Verarbeitung analoger Signale erfolgt. Mit Hilfe patentierter Methoden erweitert Leddar iterativ die Abtastrate, die Auflösung und den Signal-Rausch-Abstand dieses abgetasteten Signals und erzeugt ein besseres Reichweiten-Leistungsverhältnis.

Abschließend wird das resultierende diskrete Zeitsignal analysiert und daraus für jedes einzelne Objekt die Entfernung berechnet. Aufgrund der Implementierung in Submicron-CMOS-Standardprozessen bietet Leddar einen Sensorkern mit äußerst geringem Stromverbrauch, der die Leistung jedes optischen TOF-Sensors maximiert.

Die Vorteile von Leddar in der Praxis

Zu den Vorteilen von Leddar, das für Light-Emitting Diode Detection and Ranging steht, zählen ihre hohe Empfindlichkeit, die Störfestigkeit gegenüber Rauschen sowie ihre leistungsstarke Datenextraktion. Zudem ist sie in der Lage, die Entfernung zu allen im Messfeld erkannten Objekten zu ermitteln. Die Technik wertet einen gestreuten (diffusen) Lichtstrahl einer LED aus und kann somit einen breiten Messbereich auf einmal abdecken.

Damit eignet sich die Technik für Sensoren mit einem einzigen Detektionselement für spezifische Messungen sowie für Mehrelemente-Sensoren an, die beispielsweise genutzt werden, um mit schnellen, parallelen Messungen und ohne sich bewegende mechanische Teile 2-D- oder 3-D-Sensoren aufzubauen.

Für die Entwicklung von DAR-Anwendungen bietet die Leddar-Technik drei wichtige Vorteile: ein besseres Reichweiten-Leistungsverhältnis, die Erkennung von Objekten auch bei eingeschränkter Sicht sowie die gleichzeitige Auflösung mehrerer Objekte.

Dieser Artikel stammt ursprünglich von unserem Schwesterportal Elektronikpraxis. Verantwortlicher Redakteur: Hendrik Härter

* Stéphane Duquet ist Marketing-Director bei LeddarTech in Quebec, Kanada.