Lidar-platform ondersteunt bezettingsdetectie, sociale afstand

Quanergy, een opto-elektronicabedrijf dat gespecialiseerd is in 3D-detectie met lidar, heeft een systeem ontwikkeld dat de stroom mensen in een ruimte bewaakt om overbevolking te voorkomen en bezettingslimieten te handhaven. Het systeem kan zelfs personen met hoge lichaamstemperaturen volgen.

Het Qortex Flow Management-platform van het bedrijf heeft de Pandemic Tech Innovation Award 2020 gewonnen. Na de wereldwijde golf van Covid-19 heeft Quanergy zijn platform aangepast om betrouwbare oplossingen te bieden voor sociale afstand, wat de meest effectieve strategie blijft om de verspreiding van het virus onder controle te houden.

Lidar is een time of flight (ToF)-detectietechnologie die een laser pulseert bij laag vermogen en meet hoe lang het duurt om een ​​rondreis tussen de sensor en een doel te voltooien.

"Door de tijd tussen transmissie en ontvangst van uitgestraald licht te meten, kun je de afstand van een object in realtime meten", zegt Enzo Signore, chief marketing officer bij Quanergy. Wanneer de lidar-sensor zowel verticaal als horizontaal licht uitstraalt, worden de verzamelde gegevens gebruikt om een ​​3D-beeld te genereren, dat zowel ruimtelijke positie- als diepte-informatie levert om bewegende objecten te identificeren, classificeren en volgen.

“De strategie van Quanergy was oorspronkelijk gericht op het leveren van op lidar gebaseerde oplossingen voor autonome voertuigen. Door met veel klanten samen te werken, hebben we gezien dat de lidar-technologie veel sneller werd geabsorbeerd door andere markten, niet alleen door het autosegment. Met name door de 3D-drone-based mapping business, door slimme steden, slimme ruimtes, beveiliging en door de industriële markt. En dus hebben we de afgelopen jaren onze productstrategie uitgebreid om producten en oplossingen voor deze andere markten te ontwikkelen. En nu zien we de voordelen van deze strategie met een versnelde marktacceptatie. Quanergy bevindt zich nu in een zeer goede positie om niet alleen de hardwaresensor te leveren, maar ook het softwareplatform om een ​​aantal geavanceerde toepassingen mogelijk te maken die de markt snel kan adopteren”, aldus Signore.

Op het gebied van beveiliging zorgt lidar-technologie voor een aanzienlijke vermindering van valse alarmen, een meer dan vijfvoudige verlaging van de kosten per dekkingsgebied en een aanzienlijk hogere nauwkeurigheid dan op camera's gebaseerde systemen. Verbeterde operationele intelligentie stelt u in staat om sociale afstand te beheren in termen van ruimtebezetting en stroomregeling.

LiDAR-technologie

Het principe achter lidar is eenvoudig, maar het bouwen van een lidar-systeem is niet per se eenvoudig. De formule die ingenieurs gebruiken om de afstand te berekenen is:de afstand van het object =(lichtsnelheid x vluchttijd)/ 2. Lidar meet de vliegtijd die wordt gebruikt om de afgelegde afstand te berekenen. De afgelegde afstand wordt vervolgens omgezet in hoogte. Deze metingen worden gedaan met behulp van de belangrijkste componenten van een lidar-systeem van een vliegtuig, waaronder een GPS die de X, Y, Z-positie van de lichtenergie identificeert en een interne meeteenheid (IMU) die de oriëntatie van het vliegtuig in de lucht bepaalt .

Een van de complicerende factoren is dat het uitgestraalde licht in verschillende richtingen kan worden gereflecteerd. Als je naar een boom kijkt, zullen sommige fotonen worden gereflecteerd door takken, maar andere zullen doorgaan en reflecteren vanaf de grond - het is mogelijk, zelfs waarschijnlijk dat er meerdere reflecties kunnen optreden door één lichtpuls. Een golfvorm of lichtenergieverdeling is wat de lidar-sensor meet.

In wezen lijkt het erg op radartechnologie. Beide gebruiken parameters zoals snelheid, hoek en bereik. Radar gebruikt natuurlijk radiogolven in plaats van licht. De lidar kan een 3D-beeld geven, en zo de omringende wereld op een complete manier creëren.

In tegenstelling tot camera's levert lidar geen privacyrisico's op. "Er zijn geen schendingen van privacyinformatie omdat er geen gezichtsherkenning is", zegt Signore.

De hardware van een lidar-systeem bestaat in wezen uit een zender en ontvanger en een puntenwolk die een reeks gegevens uit de gescande omgeving identificeert, evenals vaste objecten zoals gebouwen, bomen en andere permanente structuren. Een dataset die door een softwaresysteem kan worden getransformeerd om lidar-gebaseerde 3D-beelden van een bepaald gebied te maken.

Een identificerende parameter is het gezichtsveld gedefinieerd als de hoek in graden die door een sensor wordt bestreken. Gewoonlijk worden de prestaties van de lidar-sensor gemeten in het horizontale en verticale gezichtsveld.

Een andere factor waarmee rekening moet worden gehouden in de lidar is de reflectiviteit van het doelwit. Lidar-technologie reflecteert licht, sommige doelen reflecteren beter dan andere en zijn gemakkelijker te detecteren. Een wit oppervlak reflecteert meer licht dan een zwart oppervlak. Dat laatste is dus erg moeilijk te detecteren. Spiegels reflecteren in een bepaalde richting die misschien niet de richting van de sensor is. In tegenstelling tot andere objecten die invallend licht in verschillende richtingen verspreiden.

Doelen zoals verkeersborden en kentekenplaten reflecteren een hoog percentage licht naar de ontvanger en zijn goede doelen voor lidar-sensoren. Vanwege deze verschillen kunnen de werkelijke prestaties en het maximale effectieve bereik van een LiDAR-sensor variëren, afhankelijk van de oppervlaktereflectie van het doel (Figuur 1).

Figuur 1:Quanergy lidar-technologie. (Klik om te vergroten.)

“Er zijn veel unieke waardeproposities die we op de markt brengen. De eerste gaat over de nauwkeurigheid en de rijkdom van de puntenwolken. Het draait allemaal om gegevens. En dus is een van de belangrijkste kenmerken die Quanergy beter biedt dan de meeste andere oplossingen, het feit dat we een zeer rijke 3D-puntenwolk kunnen genereren. Met onze producten kunnen we bijvoorbeeld tot 1,3 miljoen pulsen per seconde verzamelen. En dat zorgt voor een zeer rijke 3D-beeldvorming van de wereld om ons heen”, zegt Signore.

Hij vervolgde:“De tweede belangrijke onderscheidende factor zit in de perceptiesoftware. Het hebben van een puntenwolk is belangrijk. Maar wat nog belangrijker is, is hoe je kunt interpreteren waar de sensoren naar kijken en er betekenis aan geven. Daarom kunnen we met de waarnemingssoftware die we Qortex noemen, nu de objecten rond de sensor interpreteren. We kunnen bijvoorbeeld mensen, voertuigen, de achtergrond zien en dan kunnen we berekenen hoeveel mensen zich in het gezichtsveld bevinden, niet alleen de XYZ-positie maar ook de snelheid en de richting waarin ze zich verplaatsen. De sensor kan de afstand tussen jou en mij bepalen en ons vertellen of we op een meter, anderhalve, twee meter afstand zitten. We kunnen deze informatie dus ook gebruiken voor social distancing-toepassingen. We kunnen een nauwkeurigheid van 95 tot 98% bieden, afhankelijk van het type toepassing, en dat is ongeacht de lichtomstandigheden, het kan in een perfecte, pikzwarte nacht zijn, of het kan op een volle zonnige dag zijn. Een ander fundamenteel verschil zit in de totale kosten van de oplossing. In ons geval, bijvoorbeeld, met onze M-serie, kunnen we objecten zien en classificeren met een nauwkeurigheid van meer dan 95% tot op 70 meter afstand. Met één sensor kunt u dus tot 15.000 vierkante meter afdekken. Je zou meer dan 100 camera's nodig hebben om hetzelfde gebied te bestrijken.” zei Signore.

Quanergy biedt hardwaresensoren zoals de M- en S-serie. Lidar-sensoren uit de M-serie worden gebruikt voor toepassingen op het gebied van kaarten, beveiliging, slimme steden en slimme ruimten. De S-serie is een echte 100% solid-state lidar op basis van optische phased array (OPA)-technologie die trillingsimmuniteit en meer dan 100.000 uur van de gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF) biedt. Bovendien maakt het economische en schaalbare CMOS-siliciumproces een uiterst kosteneffectieve massaproductie mogelijk.

Qortex-platform

Het Qortex Flow Management-platform van Quanergy met LiDAR-sensoren en AI-technologie (Artificial Intelligence) biedt realtime analyse voor het tellen van mensen, objectdetectie, classificatie, tracking, monitoring, sociale afstand en meer.

Het platform integreert met thermische camera's om mensen met hoge lichaamstemperaturen te identificeren en te volgen. De bescherming van de privacy is gegarandeerd omdat er geen registratie vereist is en er geen risico is op openbaarmaking van persoonlijk identificeerbare informatie. Deze oplossing kan worden toegepast voor het bewaken van social distancing in bedrijven, winkels, luchthavens, fabrieken, distributiecentra en openbaar vervoer.

Elk toepassingsgebied heeft zijn eigen complexiteit en technologische uitdaging. Je moet ervoor zorgen dat je voldoende sensoren hebt om het hele gezichtsveld te dekken, maar ook om occlusies zoals kolommen of andere complexe omgevingselementen, architecturale elementen die het gezichtsveld blokkeren, te omzeilen (Figuur 2).

Figuur 2:M-serie van Quanergy

Het Qortex People Counter-platform waarop patent is aangevraagd, is gebaseerd op de Qortex-perceptiesoftware en de S3-2 solid-state lidar-sensor. Deze geïntegreerde software/hardware-oplossing bevat machine learning en 3D-perceptie-algoritmen om het gezichtsveld van de sensor te scannen, de lidar S3-2 puntenwolk te analyseren en anonieme gegevens te verstrekken over mensen die in realtime zijn gedetecteerd. De lidar-sensor uit de S3-2-serie maakt gebruik van SensorFusion-technologie om nauwkeurig te kunnen tellen.

Qortex DTC (Detect, Track, Classify), het Quanergy Platform-brein, maakt realtime monitoring mogelijk en genereert een schat aan gegevens, waaronder positie, richting, snelheid en type gedetecteerde objecten. Via de API kunnen eindgebruikers, systeemintegrators en applicatieontwikkelaars een krachtige analyse- en business intelligence-tool bouwen om processen te bewaken en te automatiseren.

Lidar-technologie kan een manier zijn om sociale afstand op te leggen. Wanneer de afstand tussen individuen kleiner is dan aanbevolen, of het aantal mensen in een gebied een bepaalde limiet overschrijdt, wordt er een waarschuwing gegeven en kan er personeel worden gestuurd. De oplossing kan ook worden geïntegreerd met thermische camera's om lichaamstemperaturen te identificeren, allemaal met behoud van privacy. De oplossing kan ook worden gebruikt in stadions, omdat het heropenen van sportevenementen voor het publiek positief kan zijn om de stemming van mensen in zo'n stressvolle periode te verbeteren.

>> Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op onze zustersite, EE Times.