エンベデッドシステムスペシャリスト 2020年 午前2 問13
問題文
車の自動運転に使われるセンサの一つである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）
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LiDARの測距原理【午前2解説】
正解の理由
LiDARは、レーザ光を対象物に照射し、反射して戻ってくる光を検出するセンサです。光が戻るまでの時間や反射光の方向をもとに、対象物までの距離や方向を測定します。多数の測定点を集めることで、周囲の形状を点群として把握できます。
したがって、レーザ光をパルス状に照射し、反射光から対象物の方向・距離・形状を測ると説明するエが適切です。
解法ステップ
- LiDARの名称に含まれる「光（Light）」に注目します。
- LiDARはレーザ光を利用するセンサだと判断します。
- 選択肢のうち、レーザ光の反射を使って方向・距離・形状を測るエを選びます。
距離測定の基本原理は、光が対象物まで進んで戻る時間を測ることです。光の速さを 、往復時間を とすると、距離 は次のように求められます。
往復にかかった時間から距離を求めるため、2で割る点がポイントです。
選択肢別の誤答解説
- ア：超音波の反射を利用する方式です。超音波センサの説明であり、レーザ光を使うLiDARではありません。
- イ：道路の幅や車線の見え方から距離を推定する、カメラ画像の遠近法を利用した説明です。光の反射時間を測定するLiDARとは異なります。
- ウ：ミリ波帯の電磁波の反射を利用する方式です。これはミリ波レーダの説明です。
- エ：レーザ光の反射を利用して、対象物の方向・距離・形状を計測するLiDARの説明です。
よくある誤解
- LiDARとレーダを同じものだと考える：どちらも電磁波を使って対象物を検知しますが、LiDARはレーザ光、ミリ波レーダはミリ波を使います。
- LiDARは距離だけを測ると思う：照射方向ごとに距離を測り、多数の測定結果を組み合わせることで、対象物の位置や形状も把握できます。
- 反射波と反射光を区別しない：超音波やミリ波では一般に「反射波」、LiDARでは「反射光」を利用します。
補足コラム
LiDARでは、レーザ光をさまざまな方向に照射し、周囲の多数の点までの距離を測定します。これらの点を集めたデータは「点群」と呼ばれ、車両や歩行者、道路脇の構造物などの位置・形状の把握に利用されます。
一方、カメラは画像から色や模様を捉えるのが得意で、ミリ波レーダは距離や相対速度の検出に利用されます。自動運転では、用途や特性の異なるセンサを組み合わせることが重要です。
FAQ
Q. LiDARは何の略ですか？
A. Light Detection and Rangingの略です。光を使って対象物を検出し、距離などを測る技術です。
A. Light Detection and Rangingの略です。光を使って対象物を検出し、距離などを測る技術です。
Q. LiDARはなぜ対象物の形状を把握できるのですか？
A. レーザ光を複数の方向に照射して距離を測り、その測定点を集めることで、対象物の形状を点群として表現できるためです。
A. レーザ光を複数の方向に照射して距離を測り、その測定点を集めることで、対象物の形状を点群として表現できるためです。
Q. ミリ波レーダとの主な違いは何ですか？
A. 主に利用する電磁波が異なります。LiDARはレーザ光、ミリ波レーダはミリ波を利用します。
A. 主に利用する電磁波が異なります。LiDARはレーザ光、ミリ波レーダはミリ波を利用します。
関連キーワード: LiDAR、レーザ光、ミリ波レーダ、超音波センサ、点群、光の飛行時間計測
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