Lidar-Plattform unterstützt Belegungserkennung, soziale Distanzierung

Quanergy, ein auf 3D-Erkennung mit Lidar spezialisiertes Optoelektronik-Unternehmen, hat ein System entwickelt, das den Personenfluss in einem Raum überwacht, um Überfüllung zu verhindern und Belegungsgrenzen durchzusetzen. Das System kann sogar Personen mit hohen Körpertemperaturen verfolgen.

Die Qortex Flow Management-Plattform des Unternehmens wurde mit dem Pandemic Tech Innovation Award 2020 ausgezeichnet. Nach der globalen Covid-19-Welle hat Quanergy seine Plattform angepasst, um zuverlässige Lösungen für die soziale Distanzierung bereitzustellen, die nach wie vor die effektivste Strategie zur Kontrolle der Ausbreitung des Virus ist.

Lidar ist eine Time-of-Flight (ToF)-Sensortechnologie, die einen Laser mit geringer Leistung pulsiert und die Zeit misst, die benötigt wird, um eine Rundreise zwischen dem Sensor und einem Ziel zu absolvieren.

„Indem Sie die Zeit zwischen dem Senden und Empfangen des emittierten Lichts messen, können Sie die Entfernung eines Objekts in Echtzeit messen“, sagte Enzo Signore, Chief Marketing Officer bei Quanergy. Wenn der Lidar-Sensor Licht sowohl vertikal als auch horizontal aussendet, werden die gesammelten Daten verwendet, um ein 3D-Bild zu erstellen, das sowohl Informationen zur räumlichen Position als auch zur Tiefe liefert, um sich bewegende Objekte zu identifizieren, zu klassifizieren und zu verfolgen.

„Die Strategie von Quanergy war ursprünglich darauf ausgerichtet, Lidar-basierte Lösungen für autonome Fahrzeuge bereitzustellen. In der Zusammenarbeit mit vielen Kunden haben wir gesehen, dass die Lidar-Technologie von anderen Märkten viel schneller aufgenommen wird, nicht nur vom Automobilsegment. Insbesondere durch das 3D-Drohnen-basierte Kartierungsgeschäft, durch Smart Cities, Smart Spaces, Sicherheit und durch den Industriemarkt. Und so haben wir in den letzten Jahren unsere Produktstrategie erweitert, um Produkte und Lösungen für diese anderen Märkte zu entwickeln. Und jetzt sehen wir die Vorteile dieser Strategie mit der beschleunigten Marktakzeptanz. Quanergy ist jetzt in einer sehr guten Position, um nicht nur den Hardwaresensor, sondern auch die Softwareplattform bereitzustellen, um eine Reihe anspruchsvoller Anwendungen zu ermöglichen, die der Markt schnell übernehmen kann“, sagte Signore.

In Bezug auf die Sicherheit bietet die Lidar-Technologie eine deutliche Reduzierung von Fehlalarmen, eine mehr als fünffache Reduzierung der Kosten pro Abdeckungsbereich und eine deutlich höhere Genauigkeit als kamerabasierte Systeme. Verbesserte operative Intelligenz ermöglicht es Ihnen, soziale Distanzierung in Bezug auf Raumbelegung und Flussregulierung zu verwalten.

LiDAR-Technologie

Das Prinzip hinter Lidar ist einfach, aber der Aufbau eines Lidar-Systems ist nicht unbedingt einfach. Die Formel, die Ingenieure verwenden, um die Entfernung zu berechnen, lautet:die Entfernung des Objekts =(Lichtgeschwindigkeit x Flugzeit) / 2. Lidar misst die Flugzeit, die zur Berechnung der zurückgelegten Entfernung verwendet wird. Die zurückgelegte Strecke wird dann in Höhenmeter umgerechnet. Diese Messungen werden unter Verwendung der Schlüsselkomponenten eines Flugzeug-Lidar-Systems durchgeführt, darunter ein GPS, das die X-, Y-, Z-Position der Lichtenergie identifiziert und eine interne Maßeinheit (IMU), die die Ausrichtung des Flugzeugs am Himmel angibt .

Einer der erschwerenden Faktoren ist, dass das emittierte Licht in verschiedene Richtungen reflektiert werden kann. Wenn Sie einen Baum betrachten, werden einige Photonen von Ästen reflektiert, andere werden jedoch durch den Boden hindurch reflektiert und reflektiert. Es ist möglich, sogar wahrscheinlich, dass ein Lichtimpuls mehrfach reflektiert wird. Der Lidar-Sensor misst eine Wellenform oder Lichtenergieverteilung.

Im Wesentlichen ist es der Radartechnologie sehr ähnlich. Beide verwenden Parameter wie Geschwindigkeit, Winkel und Reichweite. Radar verwendet natürlich Funkwellen anstelle von Licht. Das Lidar kann ein 3D-Bild liefern und so die umgebende Welt vollständig erstellen.

Im Gegensatz zu Kameras birgt Lidar keine Datenschutzrisiken. „Es gibt keine Verstöße gegen Datenschutzinformationen, da es keine Gesichtserkennung gibt“, sagte Signore.

Die Hardware eines Lidar-Systems besteht im Wesentlichen aus einem Sender und einem Empfänger sowie einer Punktwolke, die einen Datensatz aus der gescannten Umgebung sowie ortsfeste Objekte wie Gebäude, Bäume und andere dauerhafte Strukturen identifiziert. Ein Datensatz, der von einem Softwaresystem transformiert werden kann, um LIDAR-basierte 3D-Bilder eines bestimmten Bereichs zu erstellen.

Ein identifizierender Parameter ist das Sichtfeld, das als Winkel in Grad definiert ist, der von einem Sensor abgedeckt wird. Normalerweise wird die Leistung des Lidar-Sensors im horizontalen und vertikalen Sichtfeld gemessen.

Ein weiterer im Lidar zu berücksichtigender Faktor ist die Reflektivität des Ziels. Die Lidar-Technologie reflektiert Licht, einige Ziele reflektieren besser als andere und sind leichter zu erkennen. Eine weiße Fläche reflektiert mehr Licht als eine schwarze Fläche. Letzteres ist daher sehr schwer zu erkennen. Spiegel reflektieren in eine bestimmte Richtung, die möglicherweise nicht der Richtung des Sensors entspricht. Im Gegensatz zu anderen Objekten, die einfallendes Licht in verschiedene Richtungen streuen.

Ziele wie Verkehrszeichen und Nummernschilder reflektieren einen hohen Lichtanteil zum Empfänger und sind gute Ziele für Lidar-Sensoren. Aufgrund dieser Unterschiede können die tatsächliche Leistung und die maximale effektive Reichweite eines LiDAR-Sensors je nach Oberflächenreflexion des Ziels variieren (Abbildung 1).

Abbildung 1:Lidar-Technologie von Quanergy. (Zum Vergrößern anklicken.)

„Wir bringen viele einzigartige Wertversprechen auf den Markt. Bei der ersten geht es um die Genauigkeit und den Reichtum der Punktwolken. Alles dreht sich um Daten. Eine der wichtigsten Eigenschaften, die Quanergy besser als die meisten anderen Lösungen bietet, ist die Tatsache, dass wir eine sehr reichhaltige 3D-Punktwolke erzeugen können. Mit unseren Produkten können wir beispielsweise bis zu 1,3 Millionen Impulse pro Sekunde sammeln. Und das erzeugt eine sehr reichhaltige 3D-Abbildung der Welt um uns herum“, sagte Signore.

Er fuhr fort:„Das zweite wichtige Unterscheidungsmerkmal liegt in der Wahrnehmungssoftware. Eine Punktwolke zu haben ist wichtig. Aber noch wichtiger ist, wie man das, was die Sensoren betrachten, interpretiert und es sinnvoll macht. Daher können wir mit der Wahrnehmungssoftware, die wir Qortex nennen, nun die Objekte um den Sensor herum interpretieren. Wir können zum Beispiel Personen, Fahrzeuge, den Hintergrund sehen und dann berechnen, wie viele Personen sich im Sichtfeld befinden, nicht nur die XYZ-Position, sondern auch die Geschwindigkeit und die Richtung, in der sie sich bewegen. Der Sensor kann die Entfernung zwischen Ihnen und mir bestimmen und uns sagen, ob wir uns in einem Meter, anderthalb, zwei Metern befinden. So können wir diese Informationen auch für Social-Distancing-Anwendungen verwenden. Abhängig von der Art der Anwendung können wir eine Genauigkeit von 95 bis 98 % bieten, und das unabhängig von den Lichtverhältnissen, in einer perfekten, pechschwarzen Nacht oder an einem vollen sonnigen Tag. Ein weiterer grundlegender Unterschied besteht in den Gesamtkosten der Lösung. In unserem Fall, zum Beispiel, können wir mit unserer M-Serie Objekte mit einer Genauigkeit von über 95 % bis zu 70 Meter weit sehen und klassifizieren. Somit können Sie mit einem Sensor bis zu 15.000 Quadratmeter abdecken. Um den gleichen Bereich abzudecken, bräuchte man über 100 Kameras.“ sagte Signore.

Quanergy bietet Hardwaresensoren wie die M- und S-Serie an. Lidar-Sensoren der M-Serie werden für Kartierungs-, Sicherheits-, Smart City- und Smart Space-Anwendungen verwendet. Die S-Serie ist ein echtes 100 % Solid-State-Lidar basierend auf optischer Phased-Array-Technologie (OPA), das Vibrationsimmunität und mehr als 100.000 Stunden mittlere Zeit zwischen Ausfällen (MTBF) bietet. Darüber hinaus ermöglicht der wirtschaftliche und skalierbare CMOS-Siliziumprozess eine äußerst kostengünstige Massenproduktion.

Qortex -Plattform

Die Qortex Flow Management-Plattform von Quanergy mit LiDAR-Sensoren und KI-Technologie (Künstliche Intelligenz) bietet Echtzeitanalysen für Personenzählung, Objekterkennung, Klassifizierung, Verfolgung, Überwachung, soziale Distanzierung und mehr.

Die Plattform lässt sich in Wärmebildkameras integrieren, um Personen mit hohen Körpertemperaturen zu identifizieren und zu verfolgen. Der Schutz der Privatsphäre ist gewährleistet, da keine Registrierung erforderlich ist und keine Gefahr der Preisgabe personenbezogener Daten besteht. Diese Lösung kann für die Überwachung der sozialen Distanzierung in Unternehmen, Einzelhandelsgeschäften, Flughäfen, Fabriken, Distributionszentren und öffentlichen Verkehrsmitteln verwendet werden.

Jedes Anwendungsfeld hat seine eigene Komplexität und technologische Herausforderung. Sie müssen sicherstellen, dass Sie über genügend Sensoren verfügen, um das gesamte Sichtfeld abzudecken, aber auch um Okklusionen wie Säulen oder andere komplexe architektonische Umgebungselemente zu umgehen, die das Sichtfeld blockieren (Abbildung 2).

Abbildung 2:M-Serie von Quanergy

Die zum Patent angemeldete Qortex People Counter-Plattform basiert auf der Qortex-Wahrnehmungssoftware und dem S3-2 Solid-State-Lidar-Sensor. Diese integrierte Software-/Hardwarelösung umfasst maschinelles Lernen und 3D-Wahrnehmungsalgorithmen, um das Sichtfeld des Sensors zu scannen, die Lidar-S3-2-Punktwolke zu analysieren und anonyme Daten zu erkannten Personen in Echtzeit bereitzustellen. Der Lidar-Sensor der S3-2 Serie verwendet die SensorFusion-Technologie, um genaues Zählen zu ermöglichen.

Qortex DTC (Detect, Track, Classify), das Gehirn der Quanergy-Plattform, ermöglicht die Echtzeitüberwachung und generiert eine Fülle von Daten, einschließlich Position, Richtung, Geschwindigkeit und Art der erkannten Objekte. Über seine API können Endbenutzer, Systemintegratoren und Anwendungsentwickler ein leistungsstarkes Analyse- und Business-Intelligence-Tool erstellen, um Prozesse zu überwachen und zu automatisieren.

Die Lidar-Technologie kann eine Möglichkeit sein, soziale Distanzierung durchzusetzen. Wenn der Abstand zwischen Personen geringer als empfohlen ist oder die Anzahl der Personen in einem Bereich einen bestimmten Grenzwert überschreitet, wird eine Warnung ausgegeben und Personal kann geschickt werden. Die Lösung kann auch in Wärmebildkameras integriert werden, um die Körpertemperatur zu ermitteln und gleichzeitig die Privatsphäre zu wahren. Die Lösung kann auch in Stadien eingesetzt werden, da die Wiedereröffnung von Sportveranstaltungen für die Öffentlichkeit in einer so stressigen Zeit positiv sein könnte, um die Stimmung der Menschen zu verbessern.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am unsere Schwesterseite EE Times.