Lidar Multifonctionnel À Ondes Continues Modulées En Fréquence Pour L'imagerie 3D Simultanée Et La Détection Multi-Paramètres

KNOXVILLE, TN, 26 août 2026 /24-7PressRelease/ -- Un LiDAR à onde continue modulée en fréquence (FMCW) multifonctionnel capable de télémétrie de haute précision et de détection multi-paramètres est proposé pour la première fois. En détectant les signaux d'écho provenant à la fois de l'espace libre et de la fibre optique, l'imagerie 3D et les mesures de divers paramètres physiques, notamment la température ambiante, les concentrations de gaz et la densité des liquides, peuvent être effectuées simultanément. Le LiDAR multifonctionnel proposé présente un potentiel d'application significatif dans des domaines tels que les véhicules à énergie nouvelle et les engins spatiaux.

Avec le développement rapide des véhicules à énergie nouvelle et des technologies de conduite autonome, les exigences relatives aux systèmes de perception des véhicules deviennent de plus en plus strictes. Bien que le LiDAR FMCW traditionnel offre des capacités d'imagerie 3D de haute précision, sa fonctionnalité est limitée et ne peut pas détecter les états internes de la batterie ni les paramètres environnementaux. Parallèlement, l'emballement thermique des batteries constitue un risque de sécurité important pour les véhicules électriques, et l'alerte précoce repose sur la surveillance coordonnée de multiples paramètres tels que la température, la densité de l'électrolyte et les gaz caractéristiques. Actuellement, ces fonctions sont généralement assurées par des systèmes d'imagerie et de détection séparés, ce qui entraîne une complexité élevée du système, des coûts élevés et des défis d'intégration importants. Par conséquent, le développement d'un système LiDAR multifonctionnel combinant imagerie haute précision et détection environnementale multi-paramètres est devenu un besoin urgent pour améliorer la sécurité de la conduite autonome.

Dans un nouvel article publié (DOI: 10.37188/lam.2026.102) dans Light: Science & Applications, une équipe de scientifiques, dirigée par le professeur Yongkang Dong du Laboratoire clé national d'information spatiale laser, Institut de technologie de Harbin, Chine, Institut de recherche de Zhengzhou, Institut de technologie de Harbin, Chine, et ses collaborateurs, a développé pour la première fois un LiDAR FMCW multifonctionnel capable de télémétrie de haute précision et de détection multi-paramètres. En détectant les signaux d'écho provenant à la fois de l'espace libre et de la fibre optique, l'imagerie 3D et les mesures de divers paramètres physiques, notamment la température ambiante, les concentrations de gaz et la densité des liquides, peuvent être effectuées simultanément. Dans l'expérience, une cible à 30 m a été imagée avec une résolution réglable allant de 0,3 cm à 1,2 cm. Parallèlement, la densité et la température de l'électrolyte d'une batterie ont été mesurées avec des précisions de 3×10⁻⁵ g/mL et 0,5 °C, respectivement. Les concentrations de gaz (C2H2, CO2 et CH4), qui sont critiques pour la surveillance de l'emballement thermique d'une batterie, ont été mesurées avec des limites de détection de 0,07 ppm, 48 ppm et 0,56 ppm, respectivement. Le LiDAR multifonctionnel proposé présente un potentiel d'application significatif dans des domaines tels que les véhicules à énergie nouvelle et les engins spatiaux.

En déplaçant la technologie LiDAR FMCW de l'espace libre vers les fibres optiques, une réflectométrie optique dans le domaine fréquentiel (OFDR) est réalisée, qui peut être utilisée pour la détection. Semblable au FMCW, l'OFDR utilise également une source de lumière continue modulée linéairement pour la mesure par fibre optique, et leur principe de positionnement est le même. Il présente des avantages uniques de haute résolution spatiale et de grande plage dynamique, et a été appliqué à la détection de diverses grandeurs mesurées, notamment la déformation, la température, la pression et la concentration de gaz. Ces scientifiques résument le principe de fonctionnement de leur caméra :

"Un système LiDAR FMCW multifonctionnel est proposé pour la première fois, qui a la capacité d'imagerie 3D d'objets dans l'espace libre et de détection multi-paramètres simultanément. Dans des expériences de preuve de concept, l'imagerie d'une plaque de plastique avec un symbole « HIT » placé à 30 m a été réalisée. Une solution d'acide sulfurique est utilisée comme candidate pour surveiller divers aspects tels que la température et la densité de l'électrolyte. Et trois gaz mélangés (C2H2, CO2 et CH4) sont remplis dans une cellule à passages multiples (MPC) pour la surveillance des fuites de gaz."

"Dans le module LiDAR, la distance de la cible peut être calculée à partir de la différence de chemin optique entre le pic de réflexion du collimateur et le pic de réflexion de la cible. Les spectres de réflexion dans le domaine des longueurs d'onde du FBG, du FP et du MPC peuvent être démodulés respectivement à partir de leurs pics de réflexion dans le domaine spatial par TFR.

"La technique présentée peut réaliser simultanément les fonctions clés du système de conduite autonome et de la gestion de la batterie du véhicule à énergie nouvelle avec un seul démodulateur. Elle détient un potentiel d'application répandu dans le domaine des véhicules à énergie nouvelle, ce qui devrait fournir une nouvelle solution intégrée pour améliorer la sécurité des véhicules à énergie nouvelle." prédisent les scientifiques.

Références
DOI
10.37188/lam.2026.102

URL de la source originale
https://doi.org/10.37188/lam.2026.102

Informations sur le financement
Ce travail a été soutenu par le Programme national de recherche et développement clé de Chine (n° 2023YFF0715804, n° 2022YFB3207602), la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 624B2053, n° 62205297), le Fonds de développement de la recherche scientifique postdoctorale de la province du Heilongjiang (n° LBH-Q21092) et la Fondation du Laboratoire clé national d'information spatiale laser (n° LSI2024WDZC003).

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