Tło samochodowego LiDAR
W latach 2015–2020 kraj wydał kilka powiązanych polityk, koncentrując się na:inteligentne pojazdy połączone z siecią' I 'pojazdy autonomiczne'. Na początku 2020 roku Naród wydał dwa plany: Strategię innowacji i rozwoju inteligentnych pojazdów oraz Klasyfikację automatyzacji jazdy samochodem, aby wyjaśnić pozycję strategiczną i przyszły kierunek rozwoju pojazdów autonomicznych.
Yole Development, ogólnoświatowa firma konsultingowa, opublikowała raport z badań branżowych związany z „Lidarem do zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych”, w którym wspomniała, że rynek lidarów w dziedzinie motoryzacji może osiągnąć 5,7 miliarda dolarów amerykańskich do 2026 r., oczekuje się, że złożony roczny stopa wzrostu może wzrosnąć do ponad 21% w ciągu najbliższych pięciu lat.
Co to jest samochodowy LiDAR?
LiDAR, skrót od Light Detection and Ranging, to rewolucyjna technologia, która zmieniła przemysł motoryzacyjny, szczególnie w dziedzinie pojazdów autonomicznych. Działa poprzez emisję impulsów światła – zwykle z lasera – w kierunku celu i mierzenie czasu potrzebnego, aby światło odbiło się z powrotem do czujnika. Dane te są następnie wykorzystywane do tworzenia szczegółowych trójwymiarowych map otoczenia pojazdu.
Systemy LiDAR słyną ze swojej precyzji i możliwości wykrywania obiektów z dużą dokładnością, co czyni je niezbędnym narzędziem do autonomicznej jazdy. W przeciwieństwie do kamer wykorzystujących światło widzialne, które mogą mieć problemy w pewnych warunkach, takich jak słabe oświetlenie lub bezpośrednie światło słoneczne, czujniki LiDAR dostarczają wiarygodnych danych w różnych warunkach oświetleniowych i pogodowych. Co więcej, zdolność LiDAR do dokładnego pomiaru odległości pozwala na wykrywanie obiektów, ich wielkości, a nawet prędkości, co ma kluczowe znaczenie w nawigacji w złożonych scenariuszach jazdy.
Schemat działania zasady działania LiDAR
Zastosowania LiDAR w automatyce:
Technologia LiDAR (Light Detection and Ranging) w branży motoryzacyjnej koncentruje się przede wszystkim na zwiększaniu bezpieczeństwa jazdy i rozwoju technologii jazdy autonomicznej. Jej podstawowa technologia,Czas lotu (ToF), działa poprzez emisję impulsów laserowych i obliczanie czasu potrzebnego na odbicie tych impulsów od przeszkód. Metoda ta pozwala uzyskać bardzo dokładne dane w postaci „chmury punktów”, które umożliwiają tworzenie szczegółowych trójwymiarowych map otoczenia wokół pojazdu z dokładnością do centymetra, co zapewnia wyjątkowo dokładne rozpoznawanie przestrzeni w samochodach.
Zastosowanie technologii LiDAR w sektorze motoryzacyjnym koncentruje się głównie w następujących obszarach:
Systemy jazdy autonomicznej:LiDAR to jedna z kluczowych technologii umożliwiających osiągnięcie zaawansowanego poziomu autonomicznej jazdy. Precyzyjnie postrzega otoczenie wokół pojazdu, w tym inne pojazdy, pieszych, znaki drogowe i warunki drogowe, pomagając w ten sposób autonomicznym systemom jazdy w podejmowaniu szybkich i trafnych decyzji.
Zaawansowane systemy wspomagania kierowcy (ADAS):W obszarze wspomagania kierowcy LiDAR wykorzystuje się do poprawy funkcji bezpieczeństwa pojazdu, w tym adaptacyjnego tempomatu, hamowania awaryjnego, wykrywania pieszych i funkcji unikania przeszkód.
Nawigacja i pozycjonowanie pojazdu:Precyzyjne mapy 3D generowane przez LiDAR mogą znacznie zwiększyć dokładność pozycjonowania pojazdów, szczególnie w środowiskach miejskich, gdzie sygnały GPS są ograniczone.
Monitorowanie i zarządzanie ruchem:LiDAR można wykorzystać do monitorowania i analizowania przepływu ruchu, pomagając systemom ruchu miejskiego w optymalizacji kontroli sygnału i zmniejszaniu zatorów.
Do teledetekcji, dalmierzy, automatyzacji i DTS itp.
Potrzebujesz bezpłatnej konsultacji?
Trendy w kierunku samochodowego LiDAR
1. Miniaturyzacja LiDAR
Tradycyjny pogląd branży motoryzacyjnej utrzymuje, że pojazdy autonomiczne nie powinny różnić się wyglądem od samochodów konwencjonalnych, aby zachować przyjemność z jazdy i efektywną aerodynamikę. Ta perspektywa napędza trend w kierunku miniaturyzacji systemów LiDAR. Idealnym rozwiązaniem na przyszłość jest to, aby LiDAR był na tyle mały, aby można go było bezproblemowo zintegrować z nadwoziem pojazdu. Oznacza to minimalizację lub nawet eliminację mechanicznych części obrotowych, co jest zgodne ze stopniowym odchodzeniem branży od obecnych struktur laserowych w stronę półprzewodnikowych rozwiązań LiDAR. Półprzewodnikowy LiDAR, pozbawiony ruchomych części, oferuje kompaktowe, niezawodne i trwałe rozwiązanie, które doskonale wpisuje się w wymagania estetyczne i funkcjonalne nowoczesnych pojazdów.
2. Wbudowane rozwiązania LiDAR
Wraz z rozwojem technologii jazdy autonomicznej w ostatnich latach niektórzy producenci LiDAR rozpoczęli współpracę z dostawcami części samochodowych w celu opracowania rozwiązań integrujących LiDAR z częściami pojazdu, takimi jak reflektory. Integracja ta służy nie tylko ukryciu systemów LiDAR, zachowując estetykę pojazdu, ale także wykorzystuje strategiczne rozmieszczenie w celu optymalizacji pola widzenia i funkcjonalności LiDAR. W przypadku pojazdów osobowych niektóre funkcje zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS) wymagają, aby LiDAR skupiał się na określonych kątach, a nie zapewniał widok 360°. Jednakże w przypadku wyższych poziomów autonomii, takich jak poziom 4, względy bezpieczeństwa wymagają poziomego pola widzenia 360°. Oczekuje się, że doprowadzi to do konfiguracji wielopunktowych, które zapewnią pełne pokrycie wokół pojazdu.
3.Redukcja kosztów
W miarę dojrzewania technologii LiDAR i skalowania produkcji koszty spadają, co umożliwia włączenie tych systemów do szerszej gamy pojazdów, w tym modeli średniej klasy. Oczekuje się, że demokratyzacja technologii LiDAR przyspieszy przyjęcie zaawansowanych funkcji bezpieczeństwa i autonomicznej jazdy na rynku motoryzacyjnym.
LIDAR-y dostępne obecnie na rynku to głównie LIDAR-y 905nm i 1550nm/1535nm, ale pod względem kosztów przewagę ma 905nm.
· LiDAR 905nm: Ogólnie rzecz biorąc, systemy LiDAR 905 nm są tańsze ze względu na powszechną dostępność komponentów i dojrzałe procesy produkcyjne związane z tą długością fali. Ta przewaga kosztowa sprawia, że LiDAR 905 nm jest atrakcyjny w zastosowaniach, w których zasięg i bezpieczeństwo oczu są mniej krytyczne.
· LiDAR 1550/1535nm: Komponenty systemów 1550/1535 nm, takie jak lasery i detektory, są zwykle droższe, częściowo dlatego, że technologia jest mniej rozpowszechniona, a komponenty są bardziej złożone. Jednakże korzyści w zakresie bezpieczeństwa i wydajności mogą uzasadniać wyższe koszty w przypadku niektórych zastosowań, zwłaszcza w pojazdach autonomicznych, gdzie najważniejsze są wykrywanie na dużym dystansie i bezpieczeństwo.
[Połączyć:Przeczytaj więcej o porównaniu pomiędzy 905nm i 1550nm/1535nm LiDAR]
4. Zwiększone bezpieczeństwo i ulepszony ADAS
Technologia LiDAR znacząco zwiększa wydajność zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS), zapewniając pojazdom możliwości precyzyjnego mapowania środowiska. Ta precyzja poprawia funkcje bezpieczeństwa, takie jak unikanie kolizji, wykrywanie pieszych i adaptacyjny tempomat, przybliżając branżę do osiągnięcia w pełni autonomicznej jazdy.
Często zadawane pytania
W pojazdach czujniki LIDAR emitują impulsy świetlne, które odbijają się od obiektów i wracają do czujnika. Czas potrzebny na powrót impulsów jest używany do obliczenia odległości do obiektów. Informacje te pomagają stworzyć szczegółową mapę 3D otoczenia pojazdu.
Typowy samochodowy system LIDAR składa się z lasera emitującego impulsy świetlne, skanera i optyki do kierowania impulsów, fotodetektora do wychwytywania odbitego światła oraz jednostki przetwarzającej do analizy danych i tworzenia trójwymiarowej reprezentacji otoczenia.
Tak, LIDAR może wykryć poruszające się obiekty. Mierząc zmianę położenia obiektów w czasie, LIDAR może obliczyć ich prędkość i trajektorię.
LIDAR jest zintegrowany z systemami bezpieczeństwa pojazdów w celu ulepszenia takich funkcji, jak adaptacyjny tempomat, unikanie kolizji i wykrywanie pieszych, zapewniając dokładne i niezawodne pomiary odległości oraz wykrywanie obiektów.
Ciągły rozwój technologii LIDAR w motoryzacji obejmuje zmniejszenie rozmiaru i kosztu systemów LIDAR, zwiększenie ich zasięgu i rozdzielczości oraz płynniejszą integrację z konstrukcją i funkcjonalnością pojazdów.
[połączyć:Kluczowe parametry lasera LIDAR]
Impulsowy laser światłowodowy o średnicy 1,5 μm to rodzaj źródła lasera stosowanego w samochodowych systemach LIDAR, który emituje światło o długości fali 1,5 mikrometra (μm). Generuje krótkie impulsy światła podczerwonego, które służą do pomiaru odległości poprzez odbicie się od obiektów i powrót do czujnika LIDAR.
Stosowana jest długość fali 1,5 μm, ponieważ zapewnia ona dobrą równowagę pomiędzy bezpieczeństwem oczu a penetracją atmosfery. Lasery w tym zakresie długości fal rzadziej powodują uszkodzenia ludzkich oczu niż lasery emitujące krótsze fale i mogą dobrze działać w różnych warunkach pogodowych.
Chociaż lasery 1,5 μm sprawdzają się lepiej niż światło widzialne we mgle i deszczu, ich zdolność do przenikania przeszkód atmosferycznych jest nadal ograniczona. Wydajność w niesprzyjających warunkach pogodowych jest ogólnie lepsza niż w przypadku laserów o mniejszej długości fali, ale nie tak skuteczna, jak opcje o większej długości fali.
Chociaż impulsowe lasery światłowodowe o średnicy 1,5 μm mogą początkowo zwiększać koszty systemów LIDAR ze względu na ich zaawansowaną technologię, oczekuje się, że postęp w produkcji i korzyści skali z czasem obniżą koszty. Ich korzyści w zakresie wydajności i bezpieczeństwa są postrzegane jako uzasadniające inwestycję. Doskonała wydajność i ulepszone funkcje bezpieczeństwa zapewniane przez impulsowe lasery światłowodowe o średnicy 1,5 μm sprawiają, że są one opłacalną inwestycją w samochodowe systemy LIDAR.