Qu'est-ce que le LiDAR ?

LiDAR, qui signifie Light Detection and Ranging (détection et télémétrie par la lumière), est une technologie de détection du temps de vol qui utilise le rayonnement électromagnétique pour mesurer les distances. Plus précisément, elle émet des impulsions laser de faible puissance, sans danger pour les yeux, dans le spectre de l'infrarouge proche et mesure le temps nécessaire au laser pour effectuer un aller-retour entre le capteur et la cible. La longueur d'onde du laser, généralement comprise entre 905 et 1550 nanomètres, joue un rôle crucial dans la sécurité et la précision des mesures. Cette longueur d'onde soigneusement sélectionnée garantit que le laser reste sans danger pour les yeux tout en offrant une grande précision dans la détection et le suivi des objets.

Lorsque ces impulsions laser touchent un objet, elles se réfléchissent sur le capteur LiDAR. En calculant le temps de retour de chaque impulsion, le capteur détermine la distance de l'objet. Les données agrégées qui en résultent forment une image de nuage de points en 3D, qui fournit à la fois des informations sur la localisation spatiale et la profondeur. Les systèmes LiDAR peuvent ainsi identifier, classer et suivre des objets en mouvement avec une grande précision, ce qui en fait un outil essentiel dans diverses applications, des robots industriels à la sécurité physique.

Les bases des solutions technologiques Quanergy LiDAR

**La technologie LiDAR repose sur les principes fondamentaux de l'électromagnétisme et utilise la lumière pour mesurer les distances avec une précision incroyable. Au cœur de cette technologie se trouve le concept de "temps de vol", qui désigne le temps nécessaire à la lumière pour partir du capteur LiDAR, toucher un objet et revenir au capteur. Cette mesure du temps est cruciale car les systèmes LiDAR calculent la distance en se basant sur la vitesse de la lumière, une constante d'environ 299 792 kilomètres par seconde (186 282 miles par seconde).

La lumière émise par les systèmes LiDAR se situe dans le spectre électromagnétique, plus précisément dans la région de l'infrarouge proche. En émettant ces ondes lumineuses, la technologie LiDAR peut capturer des informations détaillées sur l'environnement. La vitesse de la lumière permet au système d'effectuer ces mesures rapidement et avec précision, ce qui permet la création d'un nuage de points 3D continu et en temps réel de la zone scannée.

Outre les principes de l'électromagnétisme, la technologie LiDAR repose également sur l'électrodynamique, c'est-à-dire l'étude des charges électriques en mouvement. Lorsque les capteurs LiDAR émettent de la lumière, ils s'appuient sur ces principes électrodynamiques pour détecter l'énergie renvoyée par les objets. La capacité du capteur à mesurer ces réflexions et à calculer les distances est ce qui rend le LiDAR si efficace pour la détection et le suivi continu des objets, avec une capacité de réseau maillé permettant d'assembler plusieurs capteurs dans différents environnements.

Grâce à la combinaison du rayonnement électromagnétique, de la vitesse de la lumière et de l'électrodynamique, la technologie LiDAR de Quanergy offre une connaissance spatiale robuste et en temps réel, ce qui en fait un outil essentiel pour un large éventail d'applications.

Qu'est-ce qu'un nuage de points ?

Les nuages de points sont de grands ensembles de données composés de millions de points 3D, chacun représentant un emplacement précis dans l'espace. Ces points sont générés à partir de balayages LiDAR de l'environnement, capturant des informations détaillées sur les objets en mouvement tels que les véhicules et les humains, ainsi que sur les objets fixes tels que les bâtiments, les arbres et autres structures permanentes. Les données brutes de ces nuages de points peuvent ensuite être traitées par des logiciels pour créer des images 3D détaillées de la zone scannée.

Créer des modèles et des simulations de sécurité très précis dans les espaces intelligents

Dans le domaine de la vision 3D par ordinateur, les nuages de points générés par LiDAR sont inestimables pour créer des modèles et des simulations de sécurité très précis dans les espaces intelligents. Ces modèles fournissent une représentation virtuelle de l'environnement, permettant une planification, une analyse et une simulation détaillées des scénarios de sécurité. En convertissant les nuages de points en images numériques 3D, les systèmes de sécurité peuvent visualiser la zone en temps réel, ce qui permet de prendre de meilleures décisions et d'assurer une surveillance plus efficace.

Détection avancée d'objets dans les systèmes de sécurité

Les nuages de points jouent également un rôle crucial dans la détection avancée d'objets au sein des systèmes de sécurité. En analysant les points de données 3D, ces systèmes peuvent identifier et classer les menaces potentielles en temps réel, en faisant la distinction entre les différents types d'objets, tels que les véhicules, les humains et d'autres entités. Cette capacité est essentielle au maintien de la sécurité dans les environnements dynamiques, où l'identification rapide et précise des menaces potentielles est cruciale.

Contribution à l'imagerie à haute résolution

En outre, les nuages de points contribuent à l'imagerie haute résolution, offrant une vue détaillée et précise de l'environnement surveillé. Cette capacité d'imagerie est particulièrement précieuse dans les domaines de la sécurité et des espaces intelligents, où la précision et la clarté sont primordiales pour une surveillance et une analyse efficaces. En utilisant des nuages de points, les systèmes basés sur le LiDAR peuvent créer des images complètes et de haute définition qui fournissent une compréhension claire de l'environnement de sécurité, facilitant ainsi la détection, l'analyse et la réponse aux menaces potentielles.

En résumé, les nuages de points sont un élément fondamental de la technologie LiDAR, permettant une vision 3D détaillée par ordinateur, une détection avancée des objets et une imagerie à haute résolution, autant d'éléments essentiels pour renforcer la sécurité et la surveillance dans les espaces intelligents.

Qu'est-ce que le champ de vision ?

Le champ de vision (FoV) est défini comme l'angle, mesuré en degrés, qu'un capteur peut couvrir. Pour les capteurs LiDAR, il est généralement exprimé en termes horizontaux et verticaux, indiquant l'étendue de la zone que le capteur peut balayer et surveiller. Dans le contexte de la numérisation 3D, un large champ de vision est essentiel pour capturer une image complète de l'environnement. Cela est particulièrement important dans les domaines de la sécurité et des espaces intelligents, où la capacité du LiDAR à effectuer un balayage 3D continu permet une surveillance approfondie et le suivi d'objets en 3D. Un champ de vision plus large garantit qu'aucune zone n'est laissée sans surveillance, ce qui améliore considérablement l'efficacité des systèmes de sécurité. L'optique joue un rôle essentiel dans l'optimisation du champ de vision des capteurs LiDAR. Des dispositifs optiques de haute qualité sont intégrés dans les systèmes LiDAR afin de maximiser la capacité du capteur à détecter et à surveiller des objets sur de vastes zones. Ces dispositifs optiques permettent au capteur LiDAR de couvrir de vastes espaces, de détecter les intrusions et de surveiller l'activité dans les espaces intelligents avec une grande précision. En affinant le champ de vision grâce à des optiques avancées, les systèmes LiDAR peuvent fournir la couverture et les détails nécessaires pour un contrôle et une surveillance efficaces dans diverses applications. Qu'il s'agisse de sécurité ou de gestion d'environnements intelligents, le champ de vision de la technologie LiDAR est essentiel pour fournir des capacités de numérisation 3D précises, fiables et complètes.

Réflectivité LiDAR

Le LiDAR fonctionne en détectant et en mesurant le retour de la lumière vers le récepteur du capteur. L'efficacité de ce processus dépend en grande partie de la réflectivité de la cible. Certaines surfaces réfléchissent mieux la lumière que d'autres, ce qui les rend plus faciles à détecter et à mesurer de manière fiable à la portée maximale du capteur. Par exemple, une surface blanche renvoie une plus grande quantité de lumière qu'une surface noire, qui absorbe davantage de lumière. Cette différence de réflectivité signifie qu'une cible blanche peut être détectée et mesurée avec plus de précision à des distances plus longues qu'une cible plus sombre.

Les cibles de type miroir posent des problèmes supplémentaires car elles reflètent la lumière dans un faisceau concentré au lieu de la disperser dans de multiples directions, comme le font les surfaces diffuses. Cette réflexion concentrée peut ne pas revenir directement au récepteur du capteur LiDAR, ce qui rend les objets miroirs plus difficiles à détecter et à mesurer avec précision.
Les cibles rétro-réfléchissantes, telles que les panneaux routiers et les plaques d'immatriculation, renvoient un pourcentage élevé de lumière directement au capteur LiDAR. Ces cibles sont idéales pour la détection LiDAR, car elles fournissent des retours puissants et fiables, même à grande distance. Toutefois, les performances réelles et la portée effective maximale d'un capteur LiDAR peuvent varier en fonction de la réflectivité de la surface de la cible scannée.

Facteurs environnementaux : Absorption électromagnétique par l'eau

Les conditions environnementales jouent également un rôle crucial dans les performances du LiDAR, en particulier dans les environnements de sécurité extérieurs. L'eau, par exemple, peut absorber certaines longueurs d'onde de la lumière, ce qui affecte le fonctionnement du LiDAR en cas de pluie ou d'humidité. Lorsque les capteurs LiDAR émettent de la lumière, une partie de l'énergie peut être absorbée par les gouttelettes d'eau dans l'air, ce qui réduit la quantité de lumière qui revient au capteur. Cette absorption électromagnétique par l'eau peut limiter la portée effective du LiDAR dans les applications extérieures, en particulier en cas de forte pluie ou de brouillard. Toutefois, les systèmes LiDAR modernes sont conçus pour compenser ces conditions, ce qui leur permet de fournir des données fiables même en cas de conditions météorologiques difficiles.

Conditions d'éclairage

Les conditions d'éclairage, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur, ont également un impact sur la capacité du LiDAR à détecter et à surveiller les menaces à la sécurité. Dans les environnements très éclairés, le LiDAR peut continuer à fonctionner efficacement parce qu'il fonctionne indépendamment de la lumière visible, en s'appuyant sur les longueurs d'onde infrarouges. Cependant, une lumière solaire extrêmement vive peut introduire du bruit, ce qui complique la détection des cibles à faible réflectivité. Inversement, dans des conditions de faible luminosité ou de nuit, le LiDAR conserve une grande précision puisqu'il ne dépend pas de la lumière ambiante pour fonctionner. Il s'agit donc d'un outil puissant pour la surveillance de la sécurité 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 dans les espaces intelligents intérieurs et extérieurs.

La compréhension de ces facteurs (réflectivité, conditions environnementales et éclairage) est essentielle pour optimiser les performances du LiDAR dans les applications de sécurité et d'espace intelligent. L'équipe commerciale de Quanergy est à votre disposition pour vous aider à sélectionner la solution LiDAR adaptée à vos besoins spécifiques, afin de garantir des performances fiables et précises dans n'importe quel environnement.

Capteurs LiDAR

Quanergy fournit des capteurs LiDAR 3D de haute performance et des logiciels de perception intelligents qui améliorent la sécurité, l'efficacité et la performance tout en réduisant les coûts dans un large éventail de marchés et d'applications.

Notre gamme brevetée de capteurs LiDAR Q-Track se caractérise par une haute résolution et un champ de vision de 360 degrés, générant de riches nuages de points 3D en temps réel et à longue portée. Ces capteurs LiDAR haute définition économiques sont robustes et fiables, ce qui les rend idéaux pour les applications réelles exigeant le champ de vision le plus large et la portée la plus longue.

Quanergy Types de LiDAR

LiDAR à temps de vol (ToF) :

Le temps de vol est le principe fondamental de la plupart des systèmes LiDAR, y compris nos capteurs Q-Track. Le ToF LiDAR mesure le temps nécessaire à une impulsion laser pour se rendre jusqu'à un objet et en revenir, calculant ainsi les distances avec une grande précision. Cette technologie est particulièrement efficace pour la détection et le suivi d'objets en temps réel, ce qui la rend essentielle pour les applications de sécurité et d'espace intelligent où des réponses rapides et précises sont essentielles.

LiDAR à temps de vol indirect (iToF) :

Contrairement à la ToF directe, qui mesure directement le temps de parcours des impulsions lumineuses, les systèmes iToF mesurent le déphasage entre les formes d'ondes lumineuses émises et réfléchies. Ce déphasage est indirectement lié au temps de vol, d'où le nom "indirect". La différence de phase est ensuite utilisée pour calculer la distance par rapport à l'objet.

Chaque type de technologie LiDAR offre des avantages uniques, adaptés aux différentes applications.... Qu'il s'agisse de la haute précision efficace pour les mesures à longue portée de ToF pour les applications de sécurité et d'espaces intelligents, ou de la fine résolution de profondeur à plus courte portée pour les robots mobiles, les solutions LiDAR de Quanergy offrent la précision et la fiabilité nécessaires pour répondre aux besoins les plus exigeants.

En quoi le LiDAR diffère-t-il des systèmes basés sur les radars et les caméras ?

Les systèmes LiDAR, radar et à base de caméras sont tous utilisés pour détecter et surveiller des objets en mouvement, mais ils fonctionnent selon des principes différents et offrent des niveaux de précision et de fonctionnalité variables, en particulier dans les applications de sécurité et d'espace intelligent.

LiDAR vs. Radar :

Le radar utilise des ondes radio pour déterminer la vitesse, la distance et l'angle des objets en mouvement. Bien qu'efficace, la dépendance du radar aux ondes radio limite sa résolution et sa précision, en particulier dans les environnements complexes. Le LiDAR, quant à lui, utilise la lumière laser pour créer une image 3D détaillée et en temps réel de son environnement. Le LiDAR peut ainsi détecter et classer les objets avec une exactitude et une précision supérieures, offrant une vue d'ensemble essentielle à une surveillance efficace et à la détection des menaces dans les systèmes de sécurité. Contrairement au radar, le LiDAR excelle dans la détection d'intrusions ou d'accès non autorisés dans des zones difficiles, telles que les sites proches de zones résidentielles où circulent des personnes et des véhicules, les sites dotés de structures métalliques, les zones restreintes telles que les mantraps/lobbies et les sites dont la géométrie complexe crée des angles morts.

LiDAR vs. caméras :

Les caméras capturent des images en 2D en utilisant des millions de pixels, mais elles ont des limites lorsqu'il s'agit d'évaluer avec précision la profondeur et la distance. En outre, les caméras 2D ont une portée et un champ de vision limités et leurs images ne peuvent pas créer une image 3D intégrée, ce qui nécessite des centaines, voire des milliers de caméras pour réduire le nombre d'angles morts. Les caméras présentent également des risques pour la vie privée puisqu'elles peuvent capturer des informations personnelles identifiables (PII). Le LiDAR, en revanche, offre des avantages significatifs par rapport aux systèmes basés sur des caméras dans les applications de sécurité. Il génère des images en 3D qui permettent non seulement de cartographier l'environnement, mais aussi de mesurer avec précision les distances et les mouvements, le tout sans capturer d'IPI. Cela réduit le risque de fausses alertes et améliore la fiabilité des systèmes de sécurité. En outre, les caméras ont du mal à fonctionner dans des conditions de faible luminosité et par mauvais temps, alors que le LiDAR conserve une grande précision dans l'obscurité, la pluie, la neige et d'autres conditions difficiles.

Exactitude et précision :

Lorsqu'il s'agit de détecter des menaces à la sécurité et de surveiller des espaces intelligents, le LiDAR surpasse les radars et les caméras en termes d'exactitude et de précision. Sa capacité à fournir des nuages de points 3D détaillés et à suivre les objets en temps réel permet un niveau de connaissance de la situation inégalé par les autres technologies. Cette précision est essentielle pour identifier les menaces et y répondre rapidement et efficacement, en veillant à ce que les systèmes de sécurité soient à la fois fiables et robustes.

En résumé, si les systèmes basés sur des radars et des caméras ont leur utilité, le LiDAR offre une précision, une exactitude et une polyvalence supérieures dans les applications de sécurité et d'espace intelligent, ce qui en fait le choix privilégié pour les solutions de surveillance modernes et performantes.

Comparaison des technologies de détection

	LiDAR	Radar	Vidéo
Dimensions des capteurs	3D	1D	2D
Gamme
Champ de vision
Détection d'objets - Forme / Orientation
Détection d'objets - Mouvement statique / latéral
Résolution avec plage
Gamme Précision
Pluie, neige, smog, poussière, tempête de sable
Brouillard
Lumière ambiante - obscurité profonde / lumière solaire intense
Lire le signe / la couleur
Intensité / Réflectivité

Les tableaux de comparaison peuvent être modifiés sans préavis

Qu'est-ce qui fait de LiDAR une technologie essentielle ?

Le LiDAR reste la seule technologie de capteur qui offre la plus grande précision et la résolution angulaire la plus fine, ce qui le rend indispensable pour diverses applications, en particulier dans les domaines de la sécurité, des espaces intelligents et de l'automatisation industrielle. Ses capacités uniques le distinguent des autres technologies telles que les radars et les caméras, ce qui en fait un outil essentiel dans les écosystèmes technologiques modernes.

Imagerie

En ce qui concerne les capacités d'imagerie, le LiDAR surpasse le radar et les caméras en termes de résolution et de précision. Si le radar est efficace pour détecter des objets sur de longues distances, il ne dispose pas de la résolution fine nécessaire à une imagerie détaillée. Les caméras, bien que capables de capturer des images à haute résolution, sont limitées à des vues en 2D et dépendent fortement des conditions d'éclairage. En revanche, LiDAR fournit une imagerie 3D précise qui saisit à la fois l'emplacement spatial et la profondeur des objets en temps réel, même en cas de faible luminosité ou de conditions météorologiques défavorables. Cette capacité d'imagerie supérieure rend le LiDAR idéal pour la surveillance détaillée et le contrôle environnemental dans les systèmes de sécurité et les espaces intelligents, où la compréhension de la position et du mouvement exacts des objets est cruciale.

Analyse

La richesse des données 3D générées par le LiDAR améliore considérablement l'analyse dans les domaines de la sécurité et de la gestion intelligente de l'espace. Contrairement aux données des radars ou des caméras, qui peuvent être limitées par la résolution ou les conditions environnementales, le LiDAR offre des données complètes et très précises qui peuvent être utilisées pour obtenir des informations exploitables. Ces données permettent des analyses avancées, telles que la détection, la classification et le suivi précis d'objets, ce qui améliore les processus de prise de décision. Par exemple, dans une application de sécurité, les données LiDAR permettent de différencier les humains des véhicules, de réduire les fausses alarmes et d'améliorer l'évaluation des menaces et les stratégies de réponse. Dans les espaces intelligents, les données environnementales détaillées du LiDAR permettent une gestion efficace du trafic, une planification de l'infrastructure et une optimisation des ressources.

Informatique en temps réel

L'une des caractéristiques les plus remarquables du LiDAR est sa capacité à assurer une surveillance en temps réel et une réponse rapide dans les applications de sécurité. Les capteurs LiDAR balayent continuellement l'environnement, fournissant un retour d'information immédiat sur tout changement ou menace potentielle. Cette capacité de calcul en temps réel permet aux systèmes de sécurité de détecter et d'atténuer les risques potentiels dès leur apparition, plutôt que de s'appuyer sur une analyse différée ou postérieure à l'événement. En revanche, les systèmes basés sur des caméras peuvent éprouver des difficultés à traiter les données en temps réel en raison du volume de données et des problèmes d'éclairage potentiels, et les radars, bien que rapides, manquent souvent de la résolution nécessaire à l'identification immédiate et précise des menaces.

Performance environnementale

Le LiDAR excelle également dans des conditions environnementales difficiles où d'autres technologies peuvent échouer. Par exemple, le radar peut être confronté à un encombrement et ne pas distinguer les objets dans des environnements complexes, tandis que les caméras sont fortement affectées par la faible luminosité, le brouillard, la pluie ou la neige. Le LiDAR, en revanche, conserve une grande précision et une grande fiabilité dans un large éventail de conditions environnementales. Sa capacité à traverser le brouillard, la pluie et même à fonctionner dans l'obscurité totale en fait un choix fiable pour la surveillance et la sécurité continues dans divers climats et environnements.

En conclusion, les capacités d'imagerie inégalées du LiDAR, les analyses améliorées, le calcul en temps réel et les performances environnementales robustes en font une technologie essentielle pour les applications de sécurité et d'espace intelligent. Sa capacité à fournir des données précises, fiables et en temps réel lui permet de rester le choix privilégié des industries qui exigent les plus hauts niveaux de précision et de sécurité.

Quelles sont les industries qui utilisent le LiDAR ?

La technologie LiDAR est largement utilisée dans un grand nombre d'industries, chacune bénéficiant de sa précision, de son exactitude et de ses capacités de données en temps réel. Parmi les secteurs clés où la technologie LiDAR a un impact significatif, citons la sécurité, les villes et espaces intelligents, les véhicules guidés autonomes et les robots mobiles.

Sécurité

Dans le domaine de la sécurité et des espaces intelligents, le LiDAR joue un rôle essentiel dans l'amélioration de la sécurité. En fournissant une imagerie 3D précise et en temps réel, le LiDAR permet une surveillance continue des environnements, aidant à détecter les menaces potentielles et à y répondre rapidement. Dans les environnements industriels, le LiDAR assure la sécurité des travailleurs en surveillant les zones dangereuses et en automatisant les protocoles de sécurité, réduisant ainsi le risque d'accident.

Automatisation

Le LiDAR est à l'avant-garde de l'automatisation des processus de sécurité dans divers secteurs. Dans les espaces intelligents, les systèmes LiDAR peuvent automatiser la surveillance de vastes zones, détecter les accès non autorisés et déclencher des alertes sans intervention humaine. Cette automatisation permet non seulement d'accroître l'efficacité, mais aussi d'améliorer les temps de réponse, en veillant à ce que les menaces pour la sécurité soient traitées rapidement. Dans le domaine de l'automatisation industrielle, le LiDAR est utilisé pour guider les robots et les machines avec une grande précision, ce qui permet des opérations efficaces et sans heurts.

Gestion du trafic

Le LiDAR est également essentiel pour gérer la circulation des piétons et des véhicules dans les villes et les espaces intelligents. En détectant avec précision et en suivant en permanence le mouvement des personnes et des véhicules, le LiDAR contribue à maintenir l'ordre et à maximiser le débit dans les environnements très fréquentés. Il peut surveiller le flux de piétons dans les zones encombrées, optimiser les horaires des feux de circulation et même détecter les infractions au code de la route, ce qui contribue à rendre l'espace public plus sûr et mieux organisé.

Ces applications mettent en évidence la polyvalence de la technologie LiDAR, qui la rend indispensable dans les secteurs axés sur la sécurité, l'automatisation et la gestion du trafic. Qu'il s'agisse d'améliorer la sécurité, d'accroître l'efficacité opérationnelle ou de garantir la sécurité des personnes, la technologie LiDAR continue d'être un élément moteur des solutions technologiques modernes dans un large éventail de secteurs.

LiDAR (détection et télémétrie par ondes lumineuses)

Lumière proche infrarouge sans danger pour les yeux, haute résolution et faible consommation d'énergie - les capteurs laser 3D pionniers de Quanergy