Föreläsning 3

Question 1

Range sensor

Answer 1

Sensor som mäter avstånd till objekt, t.ex. sonar, LIDAR eller radar.

Question 2

Time of flight

Answer 2

Avstånd mäts genom att registrera tiden det tar för en signal att färdas till ett objekt och tillbaka.

Question 3

Pulse-based measurement

Answer 3

Mäter tid (och därmed avstånd) med pulser som skickas ut och tas emot – typiskt för radar eller LIDAR.

Question 4

Phase-shift-based measurement

Answer 4

Mäter avstånd genom att jämföra fasen mellan utsänd och mottagen våg – används i CW-system.

Question 5

Parameterar som definierar sensor prestanda

Answer 5

• Minimal/maximal range: Det närmaste/längsta avståndet sensorn kan mäta.
• Range resolution: Hur nära två objekt kan vara och fortfarande särskiljas.
• Measurement repetition rate: Hur ofta sensorn kan mäta – påverkar uppdateringsfrekvens.
• Minimal distance between different reflections: Hur väl sensorn separerar närliggande objekt i tid/rum.

Question 6

Minimal/maximal range

Answer 6

Det lägsta och högsta avstånd sensorn kan detektera pålitligt.

Question 7

Range resolution

Answer 7

Den minsta avståndsskillnaden mellan två objekt som sensorn kan särskilja.

Question 8

Measurement repetition rate

Answer 8

Hur snabbt sensorn kan mäta flera gånger i sekunden – påverkar reaktionstid och datatäthet.

Question 9

Sonar sensor

Answer 9

Sensor som använder ljudvågor för att mäta avstånd – ofta billig och robust men med låg upplösning.

Question 10

Beam (field of view, side lobes)

Answer 10

En sensors “stråle” har en huvudlob (där den mäter bäst) och sidolober som kan ge oönskade reflektioner.

Question 11

LIDAR

Answer 11

En sensor som använder laserpulser för att mäta avstånd med hög noggrannhet och upplösning – används ofta i 2D- eller 3D-kartläggning.

Question 12

Laser range finder

Answer 12

Mäter avstånd med laser. Snabb och exakt, används i robotik och autonoma fordon.

Question 13

Radar

Answer 13

Använder radiovågor (76-81GHz), fungerar bra i dimma och rök, mäter hastighet mha dopplereffekt.

Question 14

Doppler shift

Answer 14

Förändring i frekvens pga rörelse. Används i radar för att mäta hastighet.

Question 15

Beam imperfections

Answer 15

Fel i strålens form, t.ex. sidolober eller ojämn intensitet – kan leda till felmätningar.

Question 16

Common error sources in range sensing

Answer 16

Beam imperfections, material reflectivity, power loss, multiple reflections, crosstalk.

Question 17

Reflectivity

Answer 17

Hur väl ett material reflekterar signalen. Tyg absorberar, vilket kan ge svaga signaler.

Question 18

Power loss

Answer 18

Signalen försvagas snabbt med avstånd (ca 1/d⁴), vilket påverkar noggrannhet.

Question 19

Multi-path reflection

Answer 19

Signalen studsar flera gånger innan den når sensorn – ger felaktigt längre avstånd.

Question 20

Crosstalk

Answer 20

Signaler från närliggande sensorer stör varandra – ger felmätningar.

Question 21

Error characterization

Answer 21

Att förstå och kvantifiera fel beroende på miljö, material, situation.

Question 22

Material

Answer 22

Olika material reflekterar signaler olika – tyg kan ge inga eller svaga reflektioner.

Question 23

Color

Answer 23

Mörka färger absorberar mer ljus än ljusa – påverkar LIDAR-resultat.

Question 24

Color intensity

Answer 24

Blanka ytor reflekterar bättre än matta – påverkar noggrannhet.

Question 25

Angle

Answer 25

Vinklade ytor reflekterar bort signalen – kan leda till missad detektion.

Question 26

Interpolation

Answer 26

Sensorvärden uppskattas där mätning saknas – viktigt att veta var det är interpolerat.

Question 27

Electromagnetic waves

Answer 27

Radar använder elektromagnetiska vågor, ofta radiovågor.

Question 28

Backscatter

Answer 28

Signalen som studsar tillbaka till sensorn – avgörande för korrekt mätning.

Question 29

Monostatic radar

Answer 29

Sändare och mottagare på samma plats – enklare men begränsad räckvidd.

Question 30

Bistatic radar

Answer 30

Sändare och mottagare på olika platser – bättre täckning, kräver synk.

Question 31

Carrier frequency

Answer 31

Grundfrekvens på signalen. Högre frekvens → bättre upplösning, kortare räckvidd.

Question 32

Pulse repetition frequency (PRF)

Answer 32

Hur ofta pulser skickas ut. Påverkar uppdateringsfrekvens.

Question 33

Pulse repetition time (PRT)

Answer 33

Tiden mellan pulser. Invers till PRF.

Question 34

Pulse length

Answer 34

Tiden en puls varar. Påverkar minsta mätbara avstånd.

Question 35

Peak power

Answer 35

Maxeffekt i pulsen – påverkar maxavstånd som kan mätas.

Question 36

Maximum unambiguous range

Answer 36

Längsta avståndet som kan mätas innan pulser blandas ihop.

Question 37

Minimal range

Answer 37

Närmaste avstånd som kan mätas – begränsas av övergång mellan sändning och mottagning.

Question 38

Range resolution (radar)

Answer 38

Hur nära två objekt kan vara och ändå särskiljas.

Question 39

Noise

Answer 39

Brus påverkar signalen – kräver tröskelvärde för att signal ska detekteras.

Question 40

Baseband

Answer 40

Lågfrekvent signal efter att bärvågen tagits bort – används för analys.

Question 41

Convolution

Answer 41

Jämför mottagen signal med mall – hjälper hitta eko i tiden.

Question 42

Matched filter

Answer 42

Filtrerar signalen med en mall för att maximera signal-brus-förhållandet.

Question 43

Continuous wave (CW) radar

Answer 43

Sänder konstant våg – kan mäta hastighet via Doppler, men inte avstånd.

Question 44

Phase ambiguity

Answer 44

I CW-radar: svårt att avgöra exakt avstånd pga periodisk fas.

Question 45

Doppler effect

Answer 45

Frekvensförändring pga rörelse – används för att räkna ut hastighet.

Question 46

Frequency analysis

Answer 46

Analyserar signalens frekvenser – används för Doppler och avstånd.

Question 47

Fast Fourier Transform (FFT)

Answer 47

Effektiv algoritm för att omvandla signal till frekvensdomän.

Question 48

Frequency modulated continuous wave (FMCW) radar

Answer 48

Radar med frekvens som ändras över tid – mäter både avstånd och hastighet.

Question 49

Chirp

Answer 49

Signal vars frekvens ökar eller minskar linjärt – används i FMCW.

Question 50

Beat frequency

Answer 50

Skillnad mellan sänd och mottagen frekvens – används för att mäta avstånd i FMCW.

Question 51

Triangular modulation

Answer 51

Frekvensen ökar och minskar – hjälper särskilja Doppler från beat frequency.

Question 52

Range-Doppler processing

Answer 52

Kombinerar två FFT för att mäta både avstånd och hastighet i ett 2D-diagram.

Question 53

Pulse-based radar

Answer 53

Mäter exakt avstånd med tidsfördröjning – ingen hastighetsinfo.

Question 54

CW radar

Answer 54

Mäter exakt hastighet via Doppler – ingen info om avstånd.

Question 55

FMCW radar

Answer 55

Mäter både avstånd (beat frequency) och hastighet (Doppler) – vanligt i fordonsradar.