LiDARの開発を加速するAD-FMCLIDAR1-EBZとは

LiDARとは

LiDARは「Light Detection and Ranging」の略で、レーザー光を走査しながら対象物に照射し反射光を観測することで対象物までの距離などを測定する、光センサー技術を指します。

下の表に示すように測距センサーにはさまざまな種類があり、用途に応じて最適な方式を選ぶことが必要になります。その中でもLiDARは、自動運転やAGVなどを実現するにあたって欠かすことのできない技術となっており、注目されているソリューションの一つです。しかし、その導入には複雑なノウハウ、技術を要します。

 

この記事では、LiDAR導入へのハードルを軽減し開発を加速する、アナログ・デバイセズのLiDARアプリケーション向けプロトタイピング・プラットフォームをご紹介します。さらに、このソリューションの具体的なシステム概要やハードウェア構成、また、実際にこのシステムを使った動作が確認できるデモンストレーションの様子を動画で用意していますので、ご興味のあるかたはこちらからダウンロードください。

方式

メリット

デメリット

最適な用途

ビジョン(カメラ)

最高分解能

カラー情報

夜間

悪天候

距離レンジ

ターゲット分類

超音波ソナー

天候不問

低コスト

距離レンジ(短)

最低分解能

応答速度

低速ターゲット

至近距離(近接)

レーダー

天候不問

測定レンジ(最長)

速度測定、大きさ推定

低分解能

ターゲット検知

ターゲット追跡

LiDAR

高分解能

測定レンジ

悪天候

ターゲット色依存

3Dマッピング

初期ターゲット分類

障害物検知

測距センサーの方式比較

LiDAR開発者向けのプラットフォーム "AD-FMCLIDAR1-EBZ"

アナログ・デバイセズでは、LiDAR開発者向けのプラットフォームとして、AD-FMCLIDAR1-EBZを提供します。

同社独自の高速AD技術、TIA(トランスインピーダンスアンプ)、APD(アバランシェ・フォトダイオード)の相互接続のノウハウを活かすことで、ノイズフロアと帯域幅が改善されたLiDAR技術で、より長距離より高精度に物体検出を実現できます。

AD-FMCLIDAR1-EBZには、大きく以下の3つの特徴がございます。

 

・用途に合わせてカスタマイズしやすいモジュール式プラットフォーム
・LiDAR開発のための優れたハードウェア性能
・充実したソフトウェア開発のサポート

AD-FMCLIDAR1-EBZの構成
AD-FMCLIDAR1-EBZの構成(画像をクリックすると拡大表示されます)

用途に合わせてカスタマイズしやすいモジュール式プラットフォーム

LiDARの開発は、用途に合わせて範囲・視野・光学アーキテクチャなどの最適化が必要になります。

AD-FMCLIDAR1-EBZは、レーザー基板・アナログフロントエンド基板・データアクイジション基板の3基板で構成されており、個々のニーズに応じてモジュール単位でのカスタマイズが可能です。

評価の際は、Arria 10 SoC 等の推奨されたFPGAボードに接続をします。

以下に、AD-FMCLIDAR1-EBZを構成する3基板の説明を下記に示します。

データアクイジョン基板

・AD9094(ADC)が搭載された、データを高速アクイジョンできる基板です。

・FMCコネクタでFPGAボードと簡単につなぐことができ、アナログフロント基板とレーザー基板を直接つなぐことができます。

レーザー基板

・4つのレーザーと最適なドライバーと電源が搭載された、レーザーを発射するための基板です。

・アナログフロント基板には機械的に接続され、データアクイジョン基板にはケーブルを介して電気的に接続されます。

・レーザーの視野変更等のカスタムも可能です。

アナログフロントエンド基板

・反射してきたレーザーをセンシングし、増幅させてデータアクイジョン基板に信号を伝送する基板です。

・16chのAPD(アバランシェ・フォトダイオード)と4chのTIA(トランスインピーダンス・アンプ)・LTC6561が搭載されています。

・個々のユースケースに基づいて光学部品をカスタムできます。

LiDAR開発のための優れたハードウェア性能

AD-FMCLIDAR1-EBZの外観
AD-FMCLIDAR1-EBZの外観(画像をクリックすると拡大表示されます)

AD-FMCLIDAR1-EBZはLiDAR開発に必要なハードウェア性能を備えています。

主な特性は以下になります。

 

・1D非スキャン探知装置

・波長905nm

・レンジ:1~10m(光不使用時。光使用時は60m以上に延長可能)

・水平解像度16ピクセル

・FOV:レーザーFOV 15(水平)x 30(垂直)

・4チャンネルで最大1GSPSのデータ・サンプリング

・クラスIレーザー安全基準に準拠

・標準化されたFMCハイ・ピン・カウント(HPC)コネクタを選択したFPGAボードにプラグイン可能

充実したソフトウェア開発のサポート

LiDARはソフトウェアの開発にも多くのリソースが必要になります。

AD-FMCLIDAR1-EBZには、以下に示すように様々なソフトウェア開発のサポートが用意されており、開発期間の短縮を手助けします。

 

・顧客設計と統合可能な完全オープン・ソースのソフトウェア・フレームワーク

・ライセンス可能なJESD204インターフェース・フレームワーク

・MatlabおよびPythonのラッパー

・探知装置専用システム制御およびデータ・アクイジションAPI

・Linux、Windows、Mac OSのサポート

・MATLAB®、Simulink®、C/C++、Pythonのサンプル・アプリケーション

・0日での開発を可能にするHDLリファレンス設計およびドライバ

AD-FMCLIDAR1-EBZのSDKアーキテクチャ
AD-FMCLIDAR1-EBZのSDKアーキテクチャ

アプリケーション例

・ドローン/UAV

・ロボット

・工業用オートメーション

・SLAM(同時自己位置地図獲得)

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