LiDAR is a remote sensing technology that uses a laser to map the surrounding environment. With its many applications, for example in autonomous vehicles, LiDAR is a growing field within technology and research. The silicon photomultiplier (SiPM) is a solid state device commonly used in the receiving system of a LiDAR. However, ambient light from sun or other light sources is also seen by the photodetector which creates noise in the receiving system. The purpose of this work is to examine how the performance of a 1D LiDAR with a SiPM receiver can be predicted, given a certain level of ambient light, target reflectance and measuring distance. This was carried through by working with mathematical models and comparing the outcomes to lab measurements of a certain LiDAR model. The outcome showed that describing the performance of the particular LiDAR by a model based on incident photon rate was difficult mainly due to the unknown relation between how the voltage signal threshold in the receiving electric circuit for when the LiDAR stops the time measurement relates to the number of microcells activated in the SiPM during a time span. However, the results obtained suggest a threshold value of between around 20 and 60 microcells activated within a 1 ns time interval, but further tests are needed in order to confirm or reject this. Of the two other approaches tried, the signal voltage model gave reasonable results for the values tested but in a rather indirect way. The other approach, describing the connection between DC noise and AC RMS noise in the receiving system gave results deviating between 40% and 320% from the lab results, i.e. not so good match. / LiDAR är en fjärranalysteknik som använder laser för att kartlägga ett geografiskt område. Med flertalet användningsområden, bland annat inom industrin för självstyrande fordon, är LiDAR ett växande teknik- och forskningsområde. Kisel-fotomultiplikatorn är en halvledarapparat som ofta används i LiDAR-mottagarsystemet. Bakgrundsljus från omgivningen detekteras dock också av fotodetektorn vilket orsakar brus i mottagarsystemet. Detta arbete syftar till att testa metoder för hur prestandan hos en 1D LiDAR med en kisel-fotomultiplikator i mottagaren kan estimeras, i en viss nivå av bakgrundsljus, med en viss målreflektans på ett visst mätavstånd. Detta utfördes genom att arbeta med matematiska modeller och jämföra dess resultat med resultat från laborativa tester på en viss LiDAR-modell. Det visade sig vara svårt att beskriva prestandan för denna LiDAR enligt en modell baserad på fotonflöde, huvudsakligen på grund av den okända kopplingen mellan tröskelnivån i termer av voltsignal i mottagarkretsen då tidmätningen stoppas och antalet aktiverade mikroceller i kisel-fotomultiplikatorn under ett visst tidsintervall. De resultat som erhölls visar dock på en träskelnivå någonstans mellan 20 och 60 mikroceller inom ett 1 ns tidsintervall, men ytterligare tester bör genomföras för att konfirmera eller förkasta detta. Av de övriga två angreppssätten prövade, gav modellen baserad på voltsignal rimliga resultat för värdena testade men på ett relativt indirekt sätt. Försök till beskrivning av sambandet mellan DC brus och AC RMS brus i mottagarsystemet gav resultat med mellan 40% och 320% avvikelse från de laborativa mätningarna, relativt dåligt alltså.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kau-95016 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Rune, Joel |
| Publisher | Karlstads universitet, Institutionen för ingenjörsvetenskap och fysik (from 2013), Karlstads Universitet |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.002 seconds