Optical Design and Simulation for Flash LiDAR Systems

Zusammenfassung

Light detection and ranging (LiDAR) technology plays an important role in Advanced Driver Assistance Systems by enhancing driving safety. Flash LiDAR, known for its reliability, faces limitations in detection range. Traditional optical designs, aimed at minimizing chromatic aberrations, are not optimal for LiDAR’s monochromatic operation. This thesis introduces an optical design method tailored for Flash LiDAR to improve detection range. It examines angular resolution requirements for object detection, training and evaluating five algorithms on simulated point clouds of varying resolutions. A novel optical layout using discrete flash illumination and coaxial emitter-receiver optics reduces optical loss and ensures precise point-like radiation. Results show that beam angles remain smaller than pixel view angles, achieving efficient point-like radiation and extended detection range.

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2025
ISBN-Online: 978-3-69030-142-8
Verlag: TEWISS, Garbsen
Reihe: Berichte aus dem iPeG
Band: 06/2025
Sprache: Deutsch
Seiten: 142
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

1. Contents Kein Zugriff
2. Abbreviations and letter symbols Kein Zugriff
1. 1.1 Motivation and background Kein Zugriff
2. 1.2 Outline Kein Zugriff
1. 2.1 Optical terminologies Kein Zugriff
2. 2.2 Geometric optics Kein Zugriff
3. 2.3 Design methods for optical systems Kein Zugriff
4. 2.4 LiDAR systems Kein Zugriff
5. 2.5 LiDAR-based object detection Kein Zugriff
1. 3.1 Analysis of LiDAR specifications Kein Zugriff
2. 3.2 Scientific challenges in LiDAR systems Kein Zugriff
1. 4.1 Considerations by optical design Kein Zugriff
2. 4.2 Derivation of initial optical layout for LiDAR systems Kein Zugriff
3. 4.3 Systematic design procedure Kein Zugriff
1. 5.1 Experiment setup Kein Zugriff
2. 5.2 Results regarding angular resolution Kein Zugriff
3. 5.3 Results regarding point cloud density Kein Zugriff
1. 6.1 Methods to increase the detection range Kein Zugriff
2. 6.2 Optimal beam shape for Flash LiDAR systems Kein Zugriff
3. 6.3 Optical concept Kein Zugriff
1. 7.1 System layout Kein Zugriff
2. 7.2 Determination of the design requirement Kein Zugriff
3. 7.3 Laser safety Kein Zugriff
4. 7.4 Determination of initial optical layout Kein Zugriff
1. 8.1 System evaluation Kein Zugriff
2. 8.2 Critical appraisal of the demonstrator Kein Zugriff
1. 9.1 Summary Kein Zugriff
2. 9.2 Outlook Kein Zugriff
Bibliography Kein Zugriff Seiten 115 - 125
1. A Design catalog for LiDAR systems Kein Zugriff
2. B Results of object detection regarding the point cloud density Kein Zugriff
3. C Requirements list of the LiDAR demonstrator Kein Zugriff