Tło LiDAR motoryzacyjnego
W latach 2015–2020 kraj wydał szereg powiązanych polityk, skupiających się na:inteligentne połączone pojazdy' I 'pojazdy autonomiczne'. Na początku 2020 r. Naród wydał dwa plany: Strategię innowacji i rozwoju inteligentnych pojazdów oraz Klasyfikację automatyzacji jazdy samochodowej, aby wyjaśnić pozycję strategiczną i przyszły kierunek rozwoju autonomicznej jazdy.
Yole Development, światowa firma konsultingowa, opublikowała raport badawczy dotyczący technologii „Lidar dla zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych”, w którym stwierdzono, że rynek lidarów w branży motoryzacyjnej może osiągnąć wartość 5,7 miliarda dolarów amerykańskich do 2026 r. 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, to rewolucyjna technologia, która przekształciła przemysł motoryzacyjny, szczególnie w dziedzinie pojazdów autonomicznych. Działa poprzez emitowanie impulsów światła — zwykle z lasera — w kierunku celu i mierzenie czasu, jaki zajmuje światłu odbicie się z powrotem do czujnika. Dane te są następnie wykorzystywane do tworzenia szczegółowych trójwymiarowych map otoczenia wokół pojazdu.
Systemy LiDAR są znane ze swojej precyzji i zdolności do wykrywania obiektów z dużą dokładnością, co czyni je niezbędnym narzędziem do autonomicznej jazdy. W przeciwieństwie do kamer, które opierają się na świetle widzialnym i mogą mieć problemy w pewnych warunkach, takich jak słabe oświetlenie lub bezpośrednie światło słoneczne, czujniki LiDAR dostarczają niezawodnych danych w różnych warunkach oświetleniowych i pogodowych. Ponadto zdolność LiDAR do dokładnego pomiaru odległości umożliwia wykrywanie obiektów, ich rozmiaru, a nawet ich prędkości, co jest kluczowe dla poruszania się po złożonych scenariuszach jazdy.
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 rozwijaniu technologii autonomicznej jazdy. Jej podstawowa technologia,Czas lotu (ToF), działa poprzez emitowanie impulsów laserowych i obliczanie czasu, jaki zajmuje odbicie tych impulsów od przeszkód. Ta metoda generuje bardzo dokładne dane „chmury punktów”, które mogą tworzyć szczegółowe trójwymiarowe mapy otoczenia wokół pojazdu z dokładnością do centymetra, oferując wyjątkowo dokładną zdolność rozpoznawania przestrzennego dla samochodów.
Zastosowanie technologii LiDAR w sektorze motoryzacyjnym koncentruje się głównie w następujących obszarach:
Systemy autonomicznej jazdy:LiDAR jest jedną z kluczowych technologii umożliwiających osiągnięcie zaawansowanych poziomów autonomicznej jazdy. Dokładnie 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 dokładnych decyzji.
Zaawansowane systemy wspomagania kierowcy (ADAS):W dziedzinie wspomagania kierowcy technologię LiDAR stosuje się 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 technologię LiDAR mogą znacznie zwiększyć dokładność pozycjonowania pojazdów, zwłaszcza w środowiskach miejskich, gdzie sygnały GPS są ograniczone.
Monitorowanie i zarządzanie ruchem:Technologię LiDAR można wykorzystać do monitorowania i analizowania przepływu ruchu drogowego, wspomagając miejskie systemy zarządzania ruchem drogowym w optymalizacji sterowania sygnalizacją świetlną 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 zachować przyjemność z jazdy i wydajną aerodynamikę. Ta perspektywa napędza trend miniaturyzacji systemów LiDAR. Przyszłym ideałem jest, aby LiDAR był wystarczająco mały, aby można go było bezproblemowo zintegrować z nadwoziem pojazdu. Oznacza to minimalizację lub nawet wyeliminowanie mechanicznych części obrotowych, co jest zmianą zgodną ze stopniowym odchodzeniem branży od obecnych struktur laserowych na rzecz rozwiązań LiDAR w stanie stałym. LiDAR w stanie stałym, pozbawiony ruchomych części, oferuje kompaktowe, niezawodne i trwałe rozwiązanie, które dobrze 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 zaczęli współpracować z dostawcami części samochodowych w celu opracowania rozwiązań, które integrują LiDAR-y z częściami pojazdu, takimi jak reflektory. Ta integracja nie tylko służy ukryciu systemów LiDAR, zachowując walory estetyczne pojazdu, ale także wykorzystuje strategiczne rozmieszczenie w celu optymalizacji pola widzenia i funkcjonalności LiDAR-a. W przypadku pojazdów osobowych niektóre funkcje zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS) wymagają, aby LiDAR skupiał 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 konfiguracji wielopunktowych, które zapewnią pełne pokrycie wokół pojazdu.
3.Redukcja kosztów
W miarę dojrzewania technologii LiDAR i zwiększania skali produkcji koszty maleją, co sprawia, że możliwe jest włączenie tych systemów do szerszej gamy pojazdów, w tym modeli średniej klasy. 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 koszty, 905 nm ma przewagę.
· LiDAR 905nm: Generalnie 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 dla zastosowań, w których zasięg i bezpieczeństwo oczu są mniej krytyczne.
· LiDAR 1550/1535nm: Komponenty systemów 1550/1535 nm, takie jak lasery i detektory, są zazwyczaj droższe, częściowo dlatego, że technologia jest mniej rozpowszechniona, a komponenty są bardziej złożone. Jednak korzyści pod względem bezpieczeństwa i wydajności mogą uzasadniać wyższy koszt w przypadku niektórych zastosowań, szczególnie w autonomicznej jeździe, gdzie wykrywanie dalekiego zasięgu i bezpieczeństwo są najważniejsze.
[Połączyć:Przeczytaj więcej o porównaniu LiDAR 905 nm i 1550 nm/1535 nm]
4. Zwiększone bezpieczeństwo i ulepszony system ADAS
Technologia LiDAR znacznie zwiększa wydajność zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS), zapewniając pojazdom precyzyjne możliwości mapowania środowiska. Ta precyzja poprawia funkcje bezpieczeństwa, takie jak unikanie kolizji, wykrywanie pieszych i adaptacyjny tempomat, co przybliża 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 wykorzystywany do obliczenia odległości do obiektów. Informacje te pomagają utworzyć szczegółową mapę 3D otoczenia pojazdu.
Typowy samochodowy system LIDAR 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 ruchome obiekty. Mierząc zmianę położenia obiektów w czasie, LIDAR może obliczyć ich prędkość i trajektorię.
Technologia LIDAR jest integrowana z systemami bezpieczeństwa pojazdów w celu ulepszenia takich funkcji jak adaptacyjny tempomat, zapobieganie kolizjom i wykrywanie pieszych, poprzez zapewnienie dokładnych i niezawodnych pomiarów odległości i wykrywania obiektów.
Aktualny 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]
1,5 μm impulsowy laser światłowodowy 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 powracanie do czujnika LIDAR.
Długość fali 1,5 μm jest używana, ponieważ zapewnia dobrą równowagę między bezpieczeństwem oczu a penetracją atmosfery. Lasery w tym zakresie długości fal są mniej podatne na uszkodzenia oczu niż te emitujące fale krótsze i mogą dobrze działać w różnych warunkach pogodowych.
Podczas gdy lasery 1,5 μm działają lepiej niż światło widzialne we mgle i deszczu, ich zdolność do penetracji przeszkód atmosferycznych jest nadal ograniczona. Wydajność w niesprzyjających warunkach pogodowych jest ogólnie lepsza niż laserów o krótszej długości fali, ale nie tak skuteczna jak opcje o dłuższej długości fali.
Podczas gdy lasery światłowodowe impulsowe 1,5 μm mogą początkowo zwiększać koszt systemów LIDAR ze względu na ich zaawansowaną technologię, oczekuje się, że postęp w produkcji i ekonomia skali obniżą koszty z czasem. Ich korzyści pod względem wydajności i bezpieczeństwa są postrzegane jako uzasadniające inwestycję. Wyższa wydajność i ulepszone funkcje bezpieczeństwa zapewniane przez lasery światłowodowe impulsowe 1,5 μm sprawiają, że są one opłacalną inwestycją w systemy LIDAR w motoryzacji.