Dalga boyu: 1.000.000× fark
Tipik bir radar 3 cm dalga kullanır. Tipik bir LiDAR 905 nm (0.000905 mm). LiDAR'ın minik dalga boyu yüzlerce metrede santimetre çözünürlüğü verir; radarın uzun dalga boyu metre çözünürlüğü verir ama yağmur, sis ve tozdan geçer.
Hava
LiDAR şiddetli yağmur, kar ve siste zorlanır — lazer damlacıklara saçılır ve sinyalinizi kaybedersiniz. Radar farkına bile varmaz. Bu yüzden hiçbir ciddi sürücüsüz yığın yalnızca LiDAR'a güvenmez.
Çözünürlük
Modern bir otomotiv LiDAR'ı saniyede milyonlarca noktayla 3B nokta bulutu oluşturur. Radar tarama başına belki birkaç yüz hedef verir, her biri sadece konum ve hız. LiDAR nesnenin bir yaya olduğunu görür; radar 80 metrede 50 km/s hareket eden bir şey olduğunu görür.
Hız ölçümü
Radar Doppler kaymasıyla hızı doğrudan ölçer. LiDAR hızı tahmin etmek için iki ardışık kareyi karşılaştırmalıdır — daha yavaş ve daha az doğru. Bu yüzden polis hız tuzakları için lazer değil radar tabancası kullanır.
Hangisini ne zaman seçersiniz
LiDAR: arkeoloji, ormancılık, otonom araç algı katmanı, iç mekan haritalama. Radar: hava, havacılık, gemiler, her hava koşulunda otomotiv ADAS, füze savunması.
Materyal Etkileşimi ve Soğurma
Bu sensörlerin yüzeylerle nasıl etkileşime girdiği tamamen elektromanyetik spektrum fiziğine bağlıdır. LiDAR optik yansımaya dayanır ve üst düzey bir el feneri gibi çalışır. Koyu boyalı plastikler veya aynalar gibi ışığı soğuran veya kıran malzemeler, LiDAR nokta bulutunda 'delikler' oluşmasına neden olabilir. Bu durum, lazer tabanlı bir sistem için siyah bir aracı veya cam bir pencereyi belirli açılardan tespit etmeyi önemli ölçüde zorlaştırır. Işın çok dar olduğu için doğrudan görüş hattı ve belirli dalga boyunu (genellikle 905nm veya 1550nm) alıcıya geri yansıtan bir yüzey gerektirir.
Radar ise bir nesnenin optik netliğinden ziyade iletkenlik özellikleriyle etkileşime girer. Metal yüzeyler yüksek iletkenliğe sahip oldukları ve radyo dalgalarını verimli bir şekilde yansıttıkları için devasa radar kesit alanları sağlar. İlginç bir şekilde, radar bazen ince plastik tamponlar gibi metal olmayan malzemelerin arkasını 'görebilir', bu da sensörlerin araç gövdesinin arkasına gizlenmesine olanak tanır. Radar, sinyallerin yerden veya duvarlardan sekip 'hayalet' görüntüler oluşturduğu çok yollu girişimden etkilenebilse de, LiDAR'ı zorlayan renk veya şeffaflık sorunlarına karşı bağışıklıdır.
Doppler Etkisi ve Anlık Hız
Nesnelerin ne kadar hızlı hareket ettiğini ölçme konusunda radar belirgin bir avantaja sahiptir. Uyumlu radyo dalgaları kullandığı için, tek bir darbede anlık radyal hızı ölçmek adına Doppler etkisinden yararlanabilir. Dalga hareket halindeki bir araca çarptığında, dönüş sinyalinin frekansı kayar. Radar sensörü bu kaymayı ölçerek, ikinci bir konum hesaplamasına bile gerek kalmadan hedefin hızlandığını veya fren yaptığını anında anlar. Adaptif hız sabitleyici sistemlerinin radara bu kadar güvenmesinin nedeni budur; milisaniye hassasiyetinde hız değişimi verisi sağlar.
Standart LiDAR sistemleri genellikle bu yerleşik hız verisinden yoksundur. Hızı belirlemek için bir LiDAR, nesnenin konumunu birden fazla karede karşılaştırmalı ve lazer darbeleri arasında geçen sürede katedilen mesafeyi hesaplamalıdır. Yeni nesil Frekans Modülasyonlu Sürekli Dalga (FMCW) LiDAR'lar, Doppler verilerini yakalamak için radara benzer bir teknik kullanarak bu farkı kapatmaya başlasa da, sahadaki ünitelerin büyük çoğunluğu 'Uçuş Süresi' (ToF) sensörleridir. Bunlar, hızı doğrudan dalga fiziğinden okumak yerine geçmiş bir yol oluşturmaları gerektiğinden, hareketli nesneleri güvenilir bir şekilde izlemek için daha fazla işlem gücü gerektirir.
Sinyal Uyumluluğu ve Işın Sapması
LiDAR ve radarın temel verimliliği, enerjilerinin seyir halindeyken nasıl yayıldığına bağlıdır. Radar sinyalleri ters kare yasasına sıkı sıkıya bağlıdır; radyo dalgaları geniş ışın genişliklerine sahip olduğu için enerji geniş bir alana dağılır. Bu durum, uzun menzillerde bağlantıyı korumak için yüksek güç veya büyük antenler gerektirir. Gelişmiş aşamalı dizinli radarlar bile 100 metre mesafede birkaç metreyi kapsayan ışın sapmaları yaşar, bu da yan yana giden iki bisikletli gibi birbirine yakın küçük nesneleri ayırt etmeyi zorlaştırır.
Buna karşılık LiDAR, neredeyse paralel bir ışın üretmek için uyarılmış emisyonun uzamsal uyumluluğunu kullanır. Tipik bir 905 nm lazer diyotu, 200 metre mesafede bile sadece birkaç santimetrelik bir nokta boyutunu korur. Bu sapma eksikliği, LiDAR'ın inanılmaz derecede yüksek açısal çözünürlüğe ulaşmasını sağlayarak, bir hedefin sadece varlığını değil, spesifik ana hatlarını haritalamasına olanak tanır. Radar genel bir durumsal farkındalık sunarken, LiDAR park halindeki bir araç ile kaldırım kenarı arasındaki boşluğu tam olarak belirleyebilen hassas bir araç görevi görür.
Veri Arayüzü: Nokta Bulutları ve Hedef Listeleri
İki sensör, araç bilgisayarlarıyla tamamen farklı dillerde iletişim kurar. LiDAR, milyonlarca bireysel XYZ koordinatından oluşan, çevrenin yoğun ve yapılandırılmamış geometrik bir temsili olan bir 'nokta bulutu' oluşturur. Bu verinin işlenmesi, ham noktaları tanınabilir şekillere dönüştürmek için derin öğrenme ve vokselleştirme içeren önemli bir hesaplama yükü gerektirir. LiDAR dünyayı 3D olarak yeniden yarattığı için, bir aracın canlı çevresini önceden var olan yüksek çözünürlüklü bir haritayla karşılaştırmasına olanak tanıyan eşzamanlı konumlandırma ve haritalama (SLAM) için temel araçtır.
Radar arayüzleri geleneksel olarak çok daha yalındır ve ham sinyal yerine bir 'hedef listesi' sunar. Radarın dahili dijital sinyal işlemcisi (DSP), gürültüyü ve statik yer parazitlerini filtrelemek için Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) gerçekleştirerek yalnızca ilgilenilen nesneleri çıktı olarak verir. Bu özellik, algılama ve eylem arasındaki gecikme süresi minimum olduğundan radarı acil frenleme sistemleri için çok daha hızlı hale getirir. Endüstri bu farkı kapatmak için '4D görüntüleme radarına' yönelirken, ayrım netliğini korur: LiDAR bir dünya inşa eder, radar ise spesifik dinamikleri izler.