capteur lidar ACHETER généralement utilisées pour les LiDAR ToF de longue portée.
• Les photomultiplicateurs( PMT – PhotoMultiplier Tubes). Ces détecteurs ont une très grande sensibilité, large bande passante et un temps de réponse très rapide. Ils sont utilisés pour les LiDARs scientifiques et atmosphérique. Ils restent fragiles, volumineux et coûteux.
• Les SPAD( Single-Photon Avalanche Diodes) sont des photodiodes à avalanche fonctionnant en mode Geiger et donc capable de détecter un photon unique. Chaque photon va générer un signal unique. Les progrès en électronique ont permis de les miniaturiser et de les monter en matrice. Si les SPAD sont indépendants les uns des autres dans la matrice, on parle de matrice SPAD tandis que s’ ils sont connectés en parallèle on parle de SiPM. La principale différence est la capacité des SiPM à mesurer l’ intensité lumineuse. Les SPAD sont principalement utilisés en LiDAR ToF( 3D scanning ou LiDAR automobile) mais les SiPM autrefois utilisés principalement pour la détection de particules commencent à être intégré dans les LiDARs automobiles.
La ou les optiques d’ émission et réception. Les performances dépendent de la qualité du télescope ou de la lentille collectrice. Le rapport ouverture / focal détermine la sensibilité à la lumière rétrodiffusée. Des filtres interférentiels centrés sur la longueur d’ onde laser permettent de rejeter la lumière parasite( solaire par exemple) ou de n’ adresser que certaines raies( exemple: monochromateur pour les LiDAR Raman). Comme discuté ci-dessus, les optiques d’ émission et de réception peuvent être identiques dans le cas d’ un LiDAR monostatique. Le système sera ainsi simplifié et généralement plus compact. Dans le cas d’ un système bistatique, les optiques d’ émission et de réception sont séparées et peuvent être relativement différentes en ouverture / focal.
L’ électronique de mesure et de traitement. C’ est certainement dans ce domaine que les progrès ont été les plus impressionnants avec l’ augmentation de la puissance de calcul embarquée( nombre de points traités) ainsi que l’ avènement de l’ intelligence artificielle dans le traitement des données( suppression des parasites, identification,…). Les principaux composants électroniques utilisés sont les TDC( Time-to-Digital Converter) pour les LiDAR ToF, ils sont associés à des FPGA ou des ASIC pour la reconstruction en temps réel du nuage de points pour les LiDARs 3D scanning.
Les principales applications des LiDARs et les enjeux associés: Les range finders Ces LiDARs sont utilisés pour mesurer avec précision une distance à une cible dure. Pour cela ils utilisent des lasers à impulsions courtes. Le système mesure le temps de vol aller-retour à la cible de l’ impulsion lumineuse en mesurant le temps entre l’ émission de l’ impulsion et la réception de celle-ci. Ces systèmes sont dans la majorité des cas intégrés dans des systèmes embarqués en particulier militaire( lunettes, drones, chars, hélicoptères,..). Outre la portée, les enjeux sont par conséquent le volume et le poids, la consommation, la résilience par rapport à l’ environnement( gamme de température étendue et tenue aux vibrations / chocs) et la fiabilité.
Les LiDARs 3D scanning Les LiDARs 3D scanning sont conçus pour produire un nuage de points devant ou autour du LiDAR. Afin de déterminer avec précision la distance entre le LiDAR et son environnement deux technologies peuvent être utilisées, soit sur le principe de mesure de temps de vol, soit sur la technologie FMCW( Frequency Modulated Continuous Wave). L’ ouverture ou FOV( Field Of View) définit les capacités du LiDAR en termes d’ angle de vue. Afin de couvrir la FOV, une majorité des LiDARs 3D scanning intègre soit un mécanisme de déflection du faisceau soit des matrices de lasers et de capteurs soit les deux. D’ autres utilisent des flashs lasers et une matrice de capteurs. Les principales applications de ces LiDARs sont la topographie et bathymétrie( par avion, par drone et
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