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発刊・体裁・価格
発刊 2025年2月末予定 定価 62,700円 (税込(消費税10％））
体裁 B5判 約210ページ ISBN 978-4-86502-282-7 →詳細、申込方法はこちらを参照
本書のポイント
☆LiDAR(ライダー)センサの概要と最新の要素技術開発・応用開発・活用事例を1冊に集約
★自動運転・環境観測・CO2分析・インフラ関連利用などの各業界における開発現場での考え方や、実例をふまえた解説！
◇LiDAR(ライダー)の仕組みやその要素技術の概要がわかる。
・LiDARの仕組みや種類、LiDARレーザにおけるレーザダイオード、
LiDAR用h-TOFイメージセンサ、ビームステアリング装置、
環境計測用ライダーの光源技術
◇LiDAR(ライダー)測定データ処理方法
・点群取得における LiDAR の位置づけ、計測プラットフォームの組み合わせ、
計測目的にあわせた手法選択、点群処理の要素技術と補正について
◇各業界の活用事例
・自律走行の障害物認識、自動運転支援のインフラセンサー、
CO2分布計測などの大気環境計測、風向風速計測、位置検知手法
人流計測、施工現場の土砂量推定
◇車載用 LiDAR 市場の変化と将来展望
執筆者一覧（敬称略）
●伊東敏夫 ((株)ハイパーデジタルツイン)
●新熊亮一 (芝浦工業大学)
●國師渡 (ローム(株))
●羽根一博 (東北大学)
●川人祥二 (静岡大学)
●坂本盛嗣 (長岡技術科学大学)
●佐藤篤 (東北工業大学)
●土田英実 ((国研)産業技術総合研究)
●田村法人 (日本信号(株))
●中川雅史 (芝浦工業大学)
●秋田時彦 (電動モビリティシステム専門職大学)
●平本美智代(沖電気工業(株))
●岡本駿志 (沖電気工業(株))
●清住空樹 (横浜国立大学)
●水野洋輔 (横浜国立大学)
●柴田泰邦 (東京都立大学)
●荒木龍蔵 (日本気象(株))
●山口大助 ((独)自動車技術総合機構)
●望月駿登 ((独)自動車技術総合機構)
●大浦理路 ((株)日建設)
●馬場俊彦 (横浜国立大学)
●窪田諭 (関西大学)
●沖本真也 (沖為工作室(同))
目次
第1章 LiDAR センサーの概要
第1節 LiDAR センサーの仕組みと活用事例
1. LiDAR の測距方式
2. 送信受信デバイス
2.1 LD
2.2 PD
3. ファンビーム化方法
3.1 ポリゴンミラー型
3.2 チルトミラー型
3.3 ヘッド回転型
3.4 MEMS ミラー型
3.5 フラッシュ型
第2節 LiDARセンサーを活用した空間認識とマイクロモビリティ検出
1.屋内モニタリングと空間的特徴の推定
2.マイクロモビリティ車両の高精度検出
3.応用可能性と今後の課題
第2章 要素技術
第1節 レーザ光源の概要とレーザダイオード技術開発
1. LiDAR に使用されるレーザビーム光源の概要
1.1 波長について
1.2 出力について
1.3 レーザの駆動方法について
2. 自動運転に利用されるレーザの種類・特徴
2.1 EEL の特徴
2.2 パッケージ
2.2.1 φ 5.6mm CAN パッケージ
2.2.2 表面実装パッケージ
3. ロームのレーザダイオード技術の説明
3.1 端面発光型レーザダイオード ( 量産中、あるいは量産予定 )
3.1.1 高解像度画像の取得を可能にする、高精度 高出力レーザダイオード「RLD90QZW3」
3.1.2 車載にも適応する、長距離・高精度 高出力レーザダイオード「RLD90QZW8」
3.1.3 更なる長距離・高精度を実現する マルチチャネル高出力レーザダイオード「RLD8BQAB3」
3.2 フォトニック結晶 LD ( 研究開発中 )
第2節 LiDAR センサーを活用した空間認識とマイクロモビリティ検出
1. 屋内モニタリングと空間的特徴の推定
2. マイクロモビリティ車両の高精度検出
3. 応用可能性と今後の課題
第3節 高解像度LiDARのためのハイブリッドTOFイメージセンサ
1. 技術的背景
2. ハイブリッドTOFイメージセンサのピクセル構成と基本原理
3. 長距離向けhTOFイメージセンサの実際の構成法とCW-iTOFイメージセンサとの比較
4. hTOFイメージセンサの開発状況と展望
第4節 ビームステアリング装置の基本原理と構成例、及び円偏光を走査するビームステアリング装置
1. ビームステアリング装置の基本原理と構成例
1.1 光の反射・屈折・回折
1.2 ビームステアリング装置の構成例
2. 偏光回折格子を用いたビームステアリング装置
2.1 偏光回折格子
2.2 回転偏光回折格子方式によるビームステアリング
2.3 積層型偏光回折格子方式によるビームステアリング
第5節 環境計測用ライダーにおけるレーザー光源技術開発
1. 代表的なライダー光源
2. 様々な観測対象とライダー光源
2.1 ライダーの種類と光源波長
2.2 可視波長帯レーザー光源
2.3 赤外波長帯レーザー光源
2.4 光パラメトリック発振器
3. レーザー光源の開発事例
3.1 Q スイッチレーザーの出力エネルギーとパルス幅
3.2 レーザーの構成例
第3章 LiDAR技術概要
第1節 FMCW-LiDAR の概要
1. FMCW 方式の原理と課題
2. 課題克服のための信号処理技術
2.1 非線形チャープの補償
2.2 コヒーレンスの補償
第2節 MEMS 光スキャナ ECOSCAN 搭載のハイロバストな小型 3D LiDAR 「FX10s」
1. 背景
2. ECO SCAN
3. 距離画像センサ
3.1 動作原理
3.2 構成
3.3 3 次元 LiDAR 「FX10s」
第4章 データ処理方法
1. 点群取得における LiDAR の位置づけ
1.1 センシング方法による分類
(1) LiDAR を用いる手法
(2) カメラを用いる手法
(3) 音波を用いる手法
1.2 点群取得における計測プラットフォームでの分類
2. 実務における点群取得・処理
2.1 計測プラットフォームの組み合わせ
(1) 災害観測
(2) BIM/CIM
2.2 計測目的にあわせた手法選択
(1) 計測費用を抑えたい場合
(2) 構造物を計測する場合
(3) 森林を計測する場合
2.3 公共測量マニュアル
(1) オリジナルデータ
(2) グラウンドデータ
(3) グリッドデータ
3. 点群処理の概要
3.1 点群処理の要素技術
3.2 オフライン処理 ( 後処理 )
3.3 オンライン処理 ( リアルタイム処理 )
3.4 SLAM
(1) ベイズフィルタを用いるリアルタイム処理の SLAM
(2) 点群を最適化計算で位置合わせするリアルタイム処理の SLAM ( スキャンマッチング )
(3) グラフを用いた非リアルタイムの SLAM (Graph-based SLAM)
3.5 点群のセグメンテーション
4. LiDAR センサが検知した点データの補正
第5章各業界における活用と関連技術開発事例
第1節 自動車の自律走行における障害物認識
1. 自動運転の現況
2. 自動運転システムの環境認識センサ比較とシステム構成
3. LiDAR を用いた環境認識技術
3.1 自己位置推定
3.2 周辺障害物認識
4. LiDAR を用いた深層学習の正解値生成
4.1 物体検出および識別のための正解値生成
4.2 物体の形状推定のための正解値生成
第2節 自動運転を支援するインフラセンサーの技術開発
1. インフラセンサー
1.1 画角
1.2 分解能
1.3 検知距離
1.4 対象物の見え方
2. インフラ設置
2.1 路肩高所設置
2.2 複数センサー配置
3. インフラセンサーからの提供情報
4. 3 次元車両計測技術
4.1 位置推定
4.2 速度推定
4.3 走行車の車長推定
5. 車両計測方式の評価方法
5.1 実験系
5.2 真値と精度
6. 今後の展望
第3節 相関領域 LiDAR による距離・振動測定
1. 相関領域 LiDAR の実装と動作原理
1.1 光源部と干渉計部:光源の正弦波周波数変調とヘテロダイン検波
1.2 測定部:相関ピークの生成による距離・振動測定の原理
1.3 信号処理部:ビート信号スペクトルからの測定信号の抽出
2. 相関領域 LiDAR の基本動作の実証
2.1 実験条件
2.2 実験結果
第4節 大気環境計測におけるライダー技術と CO2 分布計測への応用
1. ライダー技術の概要
1.1 ライダーの基本原理
1.2 基本構成と特徴
1.3 主なライダー手法と応用例
2. CO2 観測手法の概要と特徴
2.1 DIAL 技術
2.2 他の観測手法との比較
2.3 将来展望
第5節 LiDAR を使った風向風速計測の概要と技術開発
1. ドップラーライダー
2. ドップラーライダーの種類
2.1 鉛直プロファイリングドップラーライダー (Vertical Profiling Doppler LiDAR)
2.2 全天走査ドップラーライダー (All Sky Scanning Doppler LiDAR)
3. ドップラーライダーの計測手法
3.1 VAD 法 (Velocity Azimuth Display)
3.2 DBS 法 (Doppler Beam Swinging)
3.3 低仰角 PPI 走査における水平風ベクトル算出
4. ドップラーライダーの風向風速計測精度
5. ドップラーライダー計測におけるデータ取得率
6. ドップラーライダーの利用例
6.1 大気境界層研究
6.2 風力発電の風向風速観測
第6節 LiDAR センサを利用した位置検知手法と衛星測位補完手法の検討
1. LiDAR センサを利用した位置検知手法
2. 提案の位置検知手法を用いた衛星測位補完方法
3. 提案の位置検知手法の実現可能性を検証する実車実験
3.1 実験に使用したターゲットマーカ
3.2 実験に使用した LiDAR センサ
3.3 LiDAR センサの車両への仮設
3.4 センサ取付角度と検知エリアの関係
3.5 車庫内での実験とその結果
3.6 営業線での実験とその結果
4. LiDAR センサが検知した点データの補正
第7節 都市・建築の人流計測の技術開発
1. 人流計測手法の概観と LiDAR の有効性
2. 人流計測のための LiDAR データのポスト処理プログラムの開発
3. 実用事例:東京駅八重洲口開発「GRANROOF」の改修
4. 将来展望
第8節 Si フォトニクス LiDAR の技術開発
1. FMCW LiDAR と Si フォトニクス
2. 非メカ式ビームスキャナ
3. SLG ビームスキャナ
4. FMCW LiDAR 動作
5. 性能改善に向けて
第9節 施工現場における LiDAR を用いた土砂量推定のための技術開発
1. 土砂量の推定方法
2. ダンプトラックの 3 次元点群データの計測と分析
3. 土砂量の推定と妥当性の評価
3.1 ダンプトラックの 3 次元点群データの処理
3.2 メッシュデータによる土砂の体積算出
3.3 土砂量の推定値の妥当性評価
第6章 車載用 LiDAR における市場の現状と展望-ロボットタクシー市場の動きとLiDARを取り巻く環境について-
1. LiDAR 市場の変化
2. LiDAR とセンサーレイアウトトレンド
3. 今後の市場展望
