Ιστορικό LiDAR αυτοκινήτων
Από το 2015 έως το 2020, η χώρα εξέδωσε αρκετές σχετικές πολιτικές, με επίκεντρο «έξυπνα συνδεδεμένα οχήματα«και»αυτόνομα οχήματαΣτις αρχές του 2020, το Έθνος εξέδωσε δύο σχέδια: τη Στρατηγική Καινοτομίας και Ανάπτυξης Ευφυών Οχημάτων και την Ταξινόμηση Αυτοματισμού Οδήγησης Αυτοκινήτων, για να διευκρινίσει τη στρατηγική θέση και τη μελλοντική κατεύθυνση ανάπτυξης της αυτόνομης οδήγησης.
Η Yole Development, μια παγκόσμια εταιρεία συμβούλων, δημοσίευσε μια έκθεση έρευνας του κλάδου σχετικά με το «Lidar για αυτοκινητοβιομηχανικές και βιομηχανικές εφαρμογές», στην οποία αναφέρεται ότι η αγορά lidar στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας μπορεί να φτάσει τα 5,7 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ έως το 2026, ενώ αναμένεται ότι ο σύνθετος ετήσιος ρυθμός ανάπτυξης θα μπορούσε να ξεπεράσει το 21% τα επόμενα πέντε χρόνια.
Τι είναι το LiDAR αυτοκινήτων;
Το LiDAR, συντομογραφία του Light Detection and Ranging, είναι μια επαναστατική τεχνολογία που έχει μεταμορφώσει την αυτοκινητοβιομηχανία, ιδιαίτερα στον τομέα των αυτόνομων οχημάτων. Λειτουργεί εκπέμποντας παλμούς φωτός -συνήθως από ένα λέιζερ- προς τον στόχο και μετρώντας τον χρόνο που χρειάζεται το φως για να ανακλαστεί πίσω στον αισθητήρα. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για τη δημιουργία λεπτομερών τρισδιάστατων χαρτών του περιβάλλοντος γύρω από το όχημα.
Τα συστήματα LiDAR είναι γνωστά για την ακρίβειά τους και την ικανότητά τους να ανιχνεύουν αντικείμενα με υψηλή ακρίβεια, καθιστώντας τα ένα απαραίτητο εργαλείο για την αυτόνομη οδήγηση. Σε αντίθεση με τις κάμερες που βασίζονται στο ορατό φως και μπορεί να δυσκολεύονται σε ορισμένες συνθήκες, όπως χαμηλό φωτισμό ή άμεσο ηλιακό φως, οι αισθητήρες LiDAR παρέχουν αξιόπιστα δεδομένα σε μια ποικιλία συνθηκών φωτισμού και καιρού. Επιπλέον, η ικανότητα του LiDAR να μετρά τις αποστάσεις με ακρίβεια επιτρέπει την ανίχνευση αντικειμένων, του μεγέθους τους, ακόμη και της ταχύτητάς τους, κάτι που είναι κρίσιμο για την πλοήγηση σε πολύπλοκα σενάρια οδήγησης.
Διάγραμμα ροής αρχής λειτουργίας LiDAR
Εφαρμογές LiDAR στον αυτοματισμό:
Η τεχνολογία LiDAR (Ανίχνευση και Εμβέλεια Φωτός) στην αυτοκινητοβιομηχανία επικεντρώνεται κυρίως στην ενίσχυση της ασφάλειας οδήγησης και στην προώθηση τεχνολογιών αυτόνομης οδήγησης. Η βασική της τεχνολογία,Ώρα Πτήσης (ToF), λειτουργεί εκπέμποντας παλμούς λέιζερ και υπολογίζοντας τον χρόνο που χρειάζεται για να ανακλαστούν αυτοί οι παλμοί πίσω από τα εμπόδια. Αυτή η μέθοδος παράγει δεδομένα υψηλής ακρίβειας "νέφους σημείων", τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν λεπτομερείς τρισδιάστατους χάρτες του περιβάλλοντος γύρω από το όχημα με ακρίβεια εκατοστού, προσφέροντας μια εξαιρετικά ακριβή δυνατότητα χωρικής αναγνώρισης για αυτοκίνητα.
Η εφαρμογή της τεχνολογίας LiDAR στον αυτοκινητοβιομηχανικό τομέα επικεντρώνεται κυρίως στους ακόλουθους τομείς:
Συστήματα Αυτόνομης Οδήγησης:Το LiDAR είναι μια από τις βασικές τεχνολογίες για την επίτευξη προηγμένων επιπέδων αυτόνομης οδήγησης. Αντιλαμβάνεται με ακρίβεια το περιβάλλον γύρω από το όχημα, συμπεριλαμβανομένων άλλων οχημάτων, πεζών, σημάτων οδικής κυκλοφορίας και συνθηκών του οδοστρώματος, βοηθώντας έτσι τα αυτόνομα συστήματα οδήγησης να λαμβάνουν γρήγορες και ακριβείς αποφάσεις.
Προηγμένα Συστήματα Υποβοήθησης Οδηγού (ADAS):Στον τομέα της υποβοήθησης του οδηγού, το LiDAR χρησιμοποιείται για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών ασφάλειας του οχήματος, όπως το προσαρμοστικό cruise control, το φρενάρισμα έκτακτης ανάγκης, η ανίχνευση πεζών και οι λειτουργίες αποφυγής εμποδίων.
Πλοήγηση και εντοπισμός θέσης οχήματος:Οι τρισδιάστατοι χάρτες υψηλής ακρίβειας που δημιουργούνται από το LiDAR μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την ακρίβεια εντοπισμού θέσης του οχήματος, ειδικά σε αστικά περιβάλλοντα όπου τα σήματα GPS είναι περιορισμένα.
Παρακολούθηση και Διαχείριση Κυκλοφορίας:Το LiDAR μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση και ανάλυση της ροής της κυκλοφορίας, βοηθώντας τα συστήματα κυκλοφορίας της πόλης στη βελτιστοποίηση του ελέγχου της σηματοδότησης και στη μείωση της συμφόρησης.
Για τηλεπισκόπηση, αποστασιομέτρηση, αυτοματοποίηση και DTS, κ.λπ.
Χρειάζεστε μια δωρεάν συμβουλευτική συνεδρία;
Τάσεις προς το LiDAR αυτοκινήτων
1. Μικροποίηση LiDAR
Η παραδοσιακή άποψη της αυτοκινητοβιομηχανίας υποστηρίζει ότι τα αυτόνομα οχήματα δεν πρέπει να διαφέρουν στην εμφάνιση από τα συμβατικά αυτοκίνητα για να διατηρούν την οδηγική απόλαυση και την αποτελεσματική αεροδυναμική. Αυτή η προοπτική έχει προωθήσει την τάση προς τη σμίκρυνση των συστημάτων LiDAR. Το ιδανικό για το μέλλον είναι το LiDAR να είναι αρκετά μικρό ώστε να ενσωματώνεται άψογα στο αμάξωμα του οχήματος. Αυτό σημαίνει ελαχιστοποίηση ή ακόμη και εξάλειψη των μηχανικών περιστρεφόμενων μερών, μια μετατόπιση που ευθυγραμμίζεται με τη σταδιακή απομάκρυνση της βιομηχανίας από τις τρέχουσες δομές λέιζερ προς λύσεις LiDAR στερεάς κατάστασης. Το LiDAR στερεάς κατάστασης, χωρίς κινούμενα μέρη, προσφέρει μια συμπαγή, αξιόπιστη και ανθεκτική λύση που ταιριάζει απόλυτα στις αισθητικές και λειτουργικές απαιτήσεις των σύγχρονων οχημάτων.
2. Ενσωματωμένες λύσεις LiDAR
Καθώς οι τεχνολογίες αυτόνομης οδήγησης έχουν εξελιχθεί τα τελευταία χρόνια, ορισμένοι κατασκευαστές συστημάτων LiDAR έχουν αρχίσει να συνεργάζονται με προμηθευτές ανταλλακτικών αυτοκινήτων για την ανάπτυξη λύσεων που ενσωματώνουν το LiDAR σε μέρη του οχήματος, όπως οι προβολείς. Αυτή η ενσωμάτωση όχι μόνο χρησιμεύει για την απόκρυψη των συστημάτων LiDAR, διατηρώντας την αισθητική του οχήματος, αλλά αξιοποιεί επίσης τη στρατηγική τοποθέτηση για τη βελτιστοποίηση του οπτικού πεδίου και της λειτουργικότητας του LiDAR. Για τα επιβατικά οχήματα, ορισμένες λειτουργίες των Προηγμένων Συστημάτων Υποβοήθησης Οδηγού (ADAS) απαιτούν από το LiDAR να εστιάζει σε συγκεκριμένες γωνίες αντί να παρέχει θέα 360°. Ωστόσο, για υψηλότερα επίπεδα αυτονομίας, όπως το Επίπεδο 4, οι παράμετροι ασφαλείας απαιτούν οριζόντιο οπτικό πεδίο 360°. Αυτό αναμένεται να οδηγήσει σε διαμορφώσεις πολλαπλών σημείων που εξασφαλίζουν πλήρη κάλυψη γύρω από το όχημα.
3.Μείωση Κόστους
Καθώς η τεχνολογία LiDAR ωριμάζει και η παραγωγή κλιμακώνεται, το κόστος μειώνεται, καθιστώντας εφικτή την ενσωμάτωση αυτών των συστημάτων σε ένα ευρύτερο φάσμα οχημάτων, συμπεριλαμβανομένων των μοντέλων μεσαίας κατηγορίας. Αυτός ο εκδημοκρατισμός της τεχνολογίας LiDAR αναμένεται να επιταχύνει την υιοθέτηση προηγμένων χαρακτηριστικών ασφάλειας και αυτόνομης οδήγησης σε ολόκληρη την αγορά αυτοκινήτων.
Τα LIDAR που κυκλοφορούν σήμερα στην αγορά είναι ως επί το πλείστον LIDAR 905nm και 1550nm/1535nm, αλλά από άποψη κόστους, τα 905nm έχουν το πλεονέκτημα.
· LiDAR 905nmΓενικά, τα συστήματα LiDAR 905nm είναι λιγότερο ακριβά λόγω της ευρείας διαθεσιμότητας εξαρτημάτων και των ώριμων διαδικασιών κατασκευής που σχετίζονται με αυτό το μήκος κύματος. Αυτό το πλεονέκτημα κόστους καθιστά το LiDAR 905nm ελκυστικό για εφαρμογές όπου η εμβέλεια και η ασφάλεια των ματιών είναι λιγότερο κρίσιμες.
· LiDAR 1550/1535nmΤα εξαρτήματα για συστήματα 1550/1535nm, όπως τα λέιζερ και οι ανιχνευτές, τείνουν να είναι πιο ακριβά, εν μέρει επειδή η τεχνολογία είναι λιγότερο διαδεδομένη και τα εξαρτήματα είναι πιο πολύπλοκα. Ωστόσο, τα οφέλη από άποψη ασφάλειας και απόδοσης μπορεί να δικαιολογούν το υψηλότερο κόστος για ορισμένες εφαρμογές, ειδικά στην αυτόνομη οδήγηση όπου η ανίχνευση και η ασφάλεια σε μεγάλη απόσταση είναι υψίστης σημασίας.
[Σύνδεσμος:Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τη σύγκριση μεταξύ LiDAR 905nm και 1550nm/1535nm]
4. Αυξημένη ασφάλεια και βελτιωμένο σύστημα ADAS
Η τεχνολογία LiDAR βελτιώνει σημαντικά την απόδοση των Προηγμένων Συστημάτων Υποβοήθησης Οδηγού (ADAS), παρέχοντας στα οχήματα ακριβείς δυνατότητες χαρτογράφησης του περιβάλλοντος. Αυτή η ακρίβεια βελτιώνει τα χαρακτηριστικά ασφαλείας όπως η αποφυγή συγκρούσεων, η ανίχνευση πεζών και το προσαρμοστικό cruise control, ωθώντας τον κλάδο πιο κοντά στην επίτευξη πλήρως αυτόνομης οδήγησης.
Συχνές ερωτήσεις
Στα οχήματα, οι αισθητήρες LIDAR εκπέμπουν φωτεινούς παλμούς που αντανακλώνται από τα αντικείμενα και επιστρέφουν στον αισθητήρα. Ο χρόνος που απαιτείται για την επιστροφή των παλμών χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της απόστασης από τα αντικείμενα. Αυτές οι πληροφορίες βοηθούν στη δημιουργία ενός λεπτομερούς τρισδιάστατου χάρτη του περιβάλλοντος χώρου του οχήματος.
Ένα τυπικό σύστημα LIDAR αυτοκινήτου αποτελείται από ένα λέιζερ για την εκπομπή φωτεινών παλμών, έναν σαρωτή και οπτικά για την κατεύθυνση των παλμών, έναν φωτοανιχνευτή για τη λήψη του ανακλώμενου φωτός και μια μονάδα επεξεργασίας για την ανάλυση των δεδομένων και τη δημιουργία μιας τρισδιάστατης αναπαράστασης του περιβάλλοντος.
Ναι, το LIDAR μπορεί να ανιχνεύσει κινούμενα αντικείμενα. Μετρώντας την αλλαγή στη θέση των αντικειμένων με την πάροδο του χρόνου, το LIDAR μπορεί να υπολογίσει την ταχύτητα και την τροχιά τους.
Το LIDAR ενσωματώνεται στα συστήματα ασφαλείας των οχημάτων για να βελτιώσει λειτουργίες όπως το προσαρμοστικό cruise control, η αποφυγή συγκρούσεων και η ανίχνευση πεζών, παρέχοντας ακριβείς και αξιόπιστες μετρήσεις απόστασης και ανίχνευση αντικειμένων.
Οι συνεχείς εξελίξεις στην τεχνολογία LIDAR για την αυτοκινητοβιομηχανία περιλαμβάνουν τη μείωση του μεγέθους και του κόστους των συστημάτων LIDAR, την αύξηση της εμβέλειας και της ανάλυσής τους και την πιο απρόσκοπτη ενσωμάτωσή τους στο σχεδιασμό και τη λειτουργικότητα των οχημάτων.
[σύνδεσμος:Βασικές παράμετροι του λέιζερ LIDAR]
Ένα παλμικό λέιζερ οπτικών ινών 1,5 μm είναι ένας τύπος πηγής λέιζερ που χρησιμοποιείται σε συστήματα LIDAR αυτοκινήτων και εκπέμπει φως σε μήκος κύματος 1,5 μικρομέτρων (μm). Παράγει σύντομους παλμούς υπέρυθρου φωτός που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση αποστάσεων ανακλώμενοι από αντικείμενα και επιστρέφοντας στον αισθητήρα LIDAR.
Το μήκος κύματος 1,5 μm χρησιμοποιείται επειδή προσφέρει καλή ισορροπία μεταξύ της ασφάλειας των ματιών και της διείσδυσης στην ατμόσφαιρα. Τα λέιζερ σε αυτό το εύρος μήκους κύματος είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσουν βλάβη στα ανθρώπινα μάτια από εκείνα που εκπέμπουν σε μικρότερα μήκη κύματος και μπορούν να έχουν καλή απόδοση σε διάφορες καιρικές συνθήκες.
Ενώ τα λέιζερ 1,5 μm έχουν καλύτερη απόδοση από το ορατό φως σε ομίχλη και βροχή, η ικανότητά τους να διαπερνούν τα ατμοσφαιρικά εμπόδια εξακολουθεί να είναι περιορισμένη. Η απόδοση σε αντίξοες καιρικές συνθήκες είναι γενικά καλύτερη από τα λέιζερ μικρότερου μήκους κύματος, αλλά όχι τόσο αποτελεσματική όσο οι επιλογές μεγαλύτερου μήκους κύματος.
Ενώ τα λέιζερ παλμικών οπτικών ινών 1,5 μm μπορεί αρχικά να αυξήσουν το κόστος των συστημάτων LIDAR λόγω της εξελιγμένης τεχνολογίας τους, οι εξελίξεις στην κατασκευή και οι οικονομίες κλίμακας αναμένεται να μειώσουν το κόστος με την πάροδο του χρόνου. Τα οφέλη τους όσον αφορά την απόδοση και την ασφάλεια θεωρούνται ότι δικαιολογούν την επένδυση. Η ανώτερη απόδοση και τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά ασφαλείας που παρέχουν τα λέιζερ παλμικών οπτικών ινών 1,5 μm τα καθιστούν μια αξιόλογη επένδυση για συστήματα LIDAR αυτοκινήτων..