応用情報技術者 2023年 春期 午前2 問23
問題文
車の自動運転に使われるセンサーの一つであるLiDARの説明として、適切なものはどれか。
選択肢
ア：超音波を送出し、その反射波を測定することによって、対象物の有無の検知及び対象物までの距離の計測を行う。
イ：道路の幅及び車線は無限遠の地平線で一点(消失点)に収束する、という遠近法の原理を利用して、対象物までの距離を計測する。
ウ：ミリ波帯の電磁波を送出し、その反射波を測定することによって、対象物の有無の検知及び対象物までの距離の計測を行う。
エ：レーザー光をパルス状に照射し、その反射光を測定することによって、対象物の方向、距離及び形状を計測する。（正解）
車の自動運転に使われるセンサーの一つであるLiDARの説明【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：LiDARはレーザー光のパルスを照射し、反射光から対象物の方向・距離・形状を計測するセンサーです。
- 根拠：レーザー光は高精度な距離測定が可能で、パルスの反射時間を計測することで3D情報を得られます。
- 差がつくポイント：超音波やミリ波と異なり、LiDARは光を使うため高解像度で形状認識が可能な点が特徴です。
正解の理由
選択肢エは、LiDARの基本原理を正確に説明しています。レーザー光をパルス状に照射し、その反射光の到達時間を測定することで対象物の距離や方向、さらに形状まで詳細に計測できるため、自動運転における環境認識に適しています。
よくある誤解
超音波やミリ波センサーも距離測定に使われますが、LiDARは光を使うため解像度が高く、形状認識が可能という点で異なります。遠近法を使った距離計測はカメラの技術であり、LiDARとは別物です。
解法ステップ
- LiDARの基本動作を理解する（レーザー光のパルス照射と反射光の測定）。
- 各選択肢のセンサー技術の特徴を確認する（超音波、ミリ波、遠近法、レーザー光）。
- 自動運転で使われるセンサーの用途と精度を比較する。
- レーザー光を使い、距離・方向・形状を計測できる説明を選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- ア: 超音波センサーの説明であり、LiDARではありません。距離計測は可能ですが形状認識は困難です。
- イ: 遠近法はカメラ画像処理の技術であり、LiDARの原理とは異なります。
- ウ: ミリ波レーダーの説明で、LiDARとは異なる電磁波を使用します。距離計測は可能ですが解像度は低めです。
- エ: レーザー光のパルス照射と反射光測定による距離・方向・形状計測で、LiDARの正しい説明です。
補足コラム
LiDARはLight Detection and Rangingの略で、光を使った距離測定技術です。自動運転だけでなく、地形測量やドローンの障害物検知にも利用されます。レーザー光の波長は可視光や近赤外線が多く、高精度な3Dマッピングが可能です。
FAQ
Q: LiDARとレーダーの違いは何ですか？
A: LiDARはレーザー光を使い高解像度の3D情報を取得しますが、レーダーは電波を使い距離や速度の検出に優れています。
A: LiDARはレーザー光を使い高解像度の3D情報を取得しますが、レーダーは電波を使い距離や速度の検出に優れています。
Q: なぜLiDARは形状認識が可能なのですか？
A: パルスの反射時間を多数の方向で測定し、点群データとして対象物の形状を3Dで再現できるためです。
A: パルスの反射時間を多数の方向で測定し、点群データとして対象物の形状を3Dで再現できるためです。
関連キーワード: LiDAR, 自動運転、センサー技術、レーザー光、距離測定、形状認識、超音波センサー、ミリ波レーダー
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