Tło LiDAR-u samochodowego
W latach 2015–2020 kraj wprowadził szereg powiązanych polityk, skupiających się na:inteligentne, połączone pojazdy' I 'pojazdy autonomiczneNa początku 2020 roku rząd opublikował dwa plany: Strategię Innowacji i Rozwoju Inteligentnych Pojazdów oraz Klasyfikację Automatyzacji Jazdy Samochodowej, aby określić strategiczną pozycję i przyszły kierunek rozwoju autonomicznej jazdy.
Yole Development, światowa firma konsultingowa, opublikowała raport z badań branżowych poświęcony technologii „Lidar dla zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych”, w którym stwierdzono, że rynek lidarów w branży motoryzacyjnej może do 2026 r. osiągnąć wartość 5,7 mld dolarów amerykańskich. Oczekuje się, że skumulowana roczna stopa wzrostu może przekroczyć 21% w ciągu najbliższych pięciu lat.
Czym jest Automotive LiDAR?
LiDAR, skrót od Light Detection and Ranging (wykrywanie i pomiar odległości światłem), to rewolucyjna technologia, która zrewolucjonizowała przemysł motoryzacyjny, szczególnie w obszarze pojazdów autonomicznych. Działa ona poprzez emisję impulsów światła – zazwyczaj laserowego – w kierunku celu i pomiar czasu, jaki upływa, zanim światło odbije się od czujnika. Dane te są następnie wykorzystywane do tworzenia szczegółowych, trójwymiarowych map otoczenia wokół pojazdu.
Systemy LiDAR słyną z precyzji i możliwości wykrywania obiektów z wysoką dokładnością, co czyni je niezbędnym narzędziem w pojazdach autonomicznych. W przeciwieństwie do kamer, które wykorzystują światło widzialne i 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 umożliwia wykrywanie obiektów, ich rozmiaru, a nawet prędkości, co jest kluczowe w przypadku skomplikowanych sytuacji na drodze.
Schemat blokowy zasady działania LiDAR
Zastosowania LiDAR w automatyce:
Technologia LiDAR (Light Detection and Ranging) w przemyśle motoryzacyjnym koncentruje się przede wszystkim na poprawie bezpieczeństwa jazdy i rozwoju technologii autonomicznej jazdy. Jej kluczowa technologia,Czas lotu (ToF), działa poprzez emisję impulsów laserowych i obliczanie czasu odbicia tych impulsów od przeszkód. Metoda ta generuje bardzo dokładne dane w postaci „chmury punktów”, które pozwalają tworzyć szczegółowe, trójwymiarowe mapy otoczenia wokół pojazdu z dokładnością do centymetra, oferując wyjątkowo dokładne możliwości rozpoznawania przestrzennego w samochodach.
Zastosowanie technologii LiDAR w sektorze motoryzacyjnym koncentruje się głównie w następujących obszarach:
Systemy autonomicznej jazdy:LiDAR to jedna z kluczowych technologii umożliwiających osiągnięcie zaawansowanych poziomów autonomicznej jazdy. Precyzyjnie rozpoznaje otoczenie wokół pojazdu, w tym inne pojazdy, pieszych, znaki drogowe i warunki na drodze, wspomagając w ten sposób systemy autonomicznej jazdy w podejmowaniu szybkich i trafnych decyzji.
Zaawansowane systemy wspomagania kierowcy (ADAS):W dziedzinie wspomagania kierowcy LiDAR jest stosowany w celu poprawy bezpieczeństwa pojazdów, w tym adaptacyjnego tempomatu, hamowania awaryjnego, wykrywania pieszych i funkcji omijania przeszkód.
Nawigacja i pozycjonowanie pojazdów:Bardzo precyzyjne mapy 3D generowane przez LiDAR mogą znacznie zwiększyć dokładność pozycjonowania pojazdów, zwłaszcza w środowiskach miejskich, gdzie sygnały GPS są ograniczone.
Monitorowanie i zarządzanie ruchem:Technologia LiDAR może być wykorzystywana do monitorowania i analizowania przepływu ruchu drogowego, wspomagając miejskie systemy zarządzania ruchem w optymalizacji sygnalizacji świetlnej i zmniejszaniu korków.
Do teledetekcji, pomiaru odległości, automatyki i DTS itp.
Potrzebujesz bezpłatnej konsultacji?
Trendy w kierunku LiDAR-u samochodowego
1. Miniaturyzacja LiDAR-u
Tradycyjny pogląd branży motoryzacyjnej zakłada, że pojazdy autonomiczne nie powinny różnić się wyglądem od samochodów konwencjonalnych, aby zapewnić przyjemność z jazdy i optymalną aerodynamikę. Perspektywa ta napędza trend miniaturyzacji systemów LiDAR. Ideałem przyszłości jest, aby LiDAR był na tyle mały, aby można go było bezproblemowo zintegrować z nadwoziem pojazdu. Oznacza to minimalizację, a nawet eliminację mechanicznych części obrotowych, co jest zgodne ze stopniowym odchodzeniem branży od obecnych struktur laserowych na rzecz rozwiązań LiDAR w ciele stałym. LiDAR w ciele stałym, pozbawiony ruchomych części, oferuje kompaktowe, niezawodne i trwałe rozwiązanie, które doskonale wpisuje się w estetyczne i funkcjonalne wymagania nowoczesnych pojazdów.
2. Wbudowane rozwiązania LiDAR
Wraz z rozwojem technologii autonomicznej jazdy w ostatnich latach, niektórzy producenci LiDAR-ów rozpoczęli współpracę z dostawcami części samochodowych w celu opracowania rozwiązań integrujących LiDAR z elementami pojazdu, takimi jak reflektory. Taka integracja nie tylko pozwala ukryć systemy LiDAR, zachowując estetykę pojazdu, ale także wykorzystuje strategiczne umiejscowienie, aby zoptymalizować pole widzenia i funkcjonalność LiDAR-a. W przypadku pojazdów osobowych, niektóre funkcje zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS) wymagają, aby LiDAR koncentrował się na określonych kątach, zamiast zapewniać widok 360°. Jednak w przypadku wyższych poziomów autonomii, takich jak Poziom 4, względy bezpieczeństwa wymagają 360° poziomego pola widzenia. Oczekuje się, że doprowadzi to do powstania konfiguracji wielopunktowych, zapewniających pełne pokrycie wokół pojazdu.
3.Redukcja kosztów
Wraz z rozwojem technologii LiDAR i skalowaniem produkcji, koszty maleją, co umożliwia wdrożenie tych systemów w szerszej gamie pojazdów, w tym w modelach klasy średniej. Oczekuje się, że ta demokratyzacja technologii LiDAR przyspieszy adopcję zaawansowanych funkcji bezpieczeństwa i autonomicznej jazdy na rynku motoryzacyjnym.
Obecnie na rynku dostępne są głównie LIDAR-y 905 nm i 1550 nm/1535 nm, ale biorąc pod uwagę cenę, 905 nm ma przewagę.
· LiDAR 905 nm: Generalnie systemy LiDAR 905 nm są tańsze ze względu na powszechną dostępność komponentów i dojrzałe procesy produkcyjne związane z tą długością fali. Ta przewaga cenowa sprawia, że LiDAR 905 nm jest atrakcyjny dla zastosowań, w których zasięg i bezpieczeństwo oczu nie mają aż tak dużego znaczenia.
· LiDAR 1550/1535nmKomponenty systemów 1550/1535 nm, takie jak lasery i detektory, są zazwyczaj droższe, częściowo ze względu na mniejszą powszechność technologii i większą złożoność komponentów. Jednak korzyści w zakresie bezpieczeństwa i wydajności mogą uzasadniać wyższy koszt w niektórych zastosowaniach, zwłaszcza w pojazdach autonomicznych, gdzie bezpieczeństwo i detekcja dalekiego zasięgu są priorytetem.
[Połączyć:Przeczytaj więcej o porównaniu LiDAR-ów 905 nm i 1550 nm/1535 nm]
4. Zwiększone bezpieczeństwo i ulepszone systemy ADAS
Technologia LiDAR znacząco zwiększa wydajność zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS), zapewniając pojazdom precyzyjne mapowanie otoczenia. Ta precyzja poprawia funkcje bezpieczeństwa, takie jak zapobieganie kolizjom, 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 powrotu impulsów jest wykorzystywany do obliczenia odległości do obiektów. Informacje te pomagają w stworzeniu szczegółowej, trójwymiarowej mapy otoczenia pojazdu.
Typowy system LIDAR stosowany w motoryzacji składa się z lasera emitującego impulsy świetlne, skanera i układu optycznego kierującego impulsami, fotodetektora wychwytującego odbite światło oraz jednostki przetwarzającej analizującej dane i tworzącej trójwymiarowy obraz otoczenia.
Tak, LIDAR może wykrywać obiekty w ruchu. Mierząc zmianę położenia obiektów w czasie, LIDAR może obliczyć ich prędkość i trajektorię.
Technologia LIDAR jest integrowana z systemami bezpieczeństwa pojazdów w celu zwiększenia funkcjonalności takich funkcji, jak adaptacyjny tempomat, zapobieganie kolizjom i wykrywanie pieszych, poprzez dostarczanie dokładnych i niezawodnych pomiarów odległości oraz wykrywanie obiektów.
Obecny rozwój technologii LIDAR w motoryzacji obejmuje redukcję rozmiarów i kosztów systemów LIDAR, zwiększenie ich zasięgu i rozdzielczości oraz lepszą integrację z konstrukcją i funkcjonalnością pojazdów.
[połączyć:Kluczowe parametry lasera LIDAR]
Impulsowy laser światłowodowy o długości fali 1,5 μm to rodzaj źródła laserowego 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 odbijanie się od obiektów i powrót do czujnika LIDAR.
Długość fali 1,5 μm jest wykorzystywana, ponieważ zapewnia dobrą równowagę między bezpieczeństwem oczu a penetracją atmosfery. Lasery o tej długości fali są mniej podatne na uszkodzenia oczu niż lasery emitujące fale krótsze i mogą działać skutecznie w różnych warunkach pogodowych.
Chociaż lasery 1,5 μm działają lepiej niż światło widzialne we mgle i deszczu, ich zdolność do przenikania przez przeszkody atmosferyczne jest nadal ograniczona. Wydajność w niekorzystnych warunkach pogodowych jest generalnie lepsza niż laserów o krótszej długości fali, ale nie tak skuteczna, jak lasery o dłuższej długości fali.
Chociaż impulsowe lasery światłowodowe 1,5 μm mogą początkowo zwiększać koszt systemów LIDAR ze względu na swoją zaawansowaną technologię, oczekuje się, że postęp w produkcji i korzyści skali z czasem obniżą koszty. Korzyści w zakresie wydajności i bezpieczeństwa uzasadniają inwestycję. Wyższa wydajność i ulepszone funkcje bezpieczeństwa oferowane przez impulsowe lasery światłowodowe 1,5 μm sprawiają, że są one opłacalną inwestycją w systemy LIDAR dla branży motoryzacyjnej..