Autoteollisuuden LiDAR-tausta
Vuosina 2015–2020 maa antoi useita asiaan liittyviä toimintalinjoja, jotka keskittyivät seuraaviin aiheisiin:älykkäät verkottuneet ajoneuvot' ja 'autonomiset ajoneuvotVuoden 2020 alussa valtio julkaisi kaksi suunnitelmaa: älykkäiden ajoneuvojen innovaatio- ja kehitysstrategian sekä autojen ajamisen automaatioluokituksen, joilla selvennetään autonomisen ajamisen strategista asemaa ja tulevaisuuden kehityssuuntaa.
Maailmanlaajuinen konsulttiyritys Yole Development julkaisi alan tutkimusraportin "Lidar for Automotive and Industrial Applications", jossa todettiin, että autoteollisuuden lidar-markkinat voivat nousta 5,7 miljardiin Yhdysvaltain dollariin vuoteen 2026 mennessä, ja vuotuisen kasvuvauhdin odotetaan nousevan yli 21 prosenttiin seuraavien viiden vuoden aikana.
Mikä on autojen LiDAR?
LiDAR, lyhenne sanoista Light Detection and Ranging, on mullistava teknologia, joka on mullistanut autoteollisuuden, erityisesti autonomisten ajoneuvojen alalla. Se toimii lähettämällä valopulsseja – yleensä laserista – kohti kohdetta ja mittaamalla aikaa, joka valon palautumiseen anturiin kuluu. Tätä dataa käytetään sitten yksityiskohtaisten kolmiulotteisten karttojen luomiseen ajoneuvon ympäristöstä.
LiDAR-järjestelmät ovat tunnettuja tarkkuudestaan ja kyvystään havaita esineitä suurella tarkkuudella, mikä tekee niistä korvaamattoman työkalun autonomisessa ajamisessa. Toisin kuin näkyvään valoon perustuvat kamerat, jotka voivat vaikeuttaa toimintaansa tietyissä olosuhteissa, kuten hämärässä tai suorassa auringonvalossa, LiDAR-anturit tarjoavat luotettavaa tietoa erilaisissa valaistus- ja sääolosuhteissa. Lisäksi LiDARin kyky mitata etäisyyksiä tarkasti mahdollistaa esineiden, niiden koon ja jopa nopeuden havaitsemisen, mikä on ratkaisevan tärkeää monimutkaisissa ajo-olosuhteissa navigoinnissa.


LiDAR-toimintaperiaatteen vuokaavio
LiDAR-sovellukset automaatiossa:
Autoteollisuudessa LiDAR-teknologia (Light Detection and Ranging) keskittyy ensisijaisesti ajoturvallisuuden parantamiseen ja autonomisen ajamisen teknologioiden kehittämiseen. Sen ydinosaamista ovatLentoaika (ToF), toimii lähettämällä laserpulsseja ja laskemalla ajan, joka kuluu näiden pulssien heijastumiseen takaisin esteistä. Tämä menetelmä tuottaa erittäin tarkkaa "pistepilvi"-dataa, joka voi luoda yksityiskohtaisia kolmiulotteisia karttoja ajoneuvon ympäristöstä senttimetrin tarkkuudella, mikä tarjoaa autoille poikkeuksellisen tarkan tilantunnistuskyvyn.
LiDAR-teknologian käyttö autoteollisuudessa keskittyy pääasiassa seuraaville alueille:
Autonomiset ajojärjestelmät:LiDAR on yksi keskeisistä teknologioista autonomisen ajamisen edistyneen tason saavuttamiseksi. Se havaitsee tarkasti ajoneuvon ympärillä olevan ympäristön, mukaan lukien muut ajoneuvot, jalankulkijat, liikennemerkit ja tieolosuhteet, ja auttaa siten autonomisia ajojärjestelmiä tekemään nopeita ja tarkkoja päätöksiä.
Edistyneet kuljettajan avustusjärjestelmät (ADAS):Kuljettajan avustusjärjestelmien alalla LiDARia käytetään parantamaan ajoneuvojen turvallisuusominaisuuksia, kuten mukautuvaa vakionopeudensäädintä, hätäjarrutusta, jalankulkijoiden tunnistusta ja esteiden väistötoimintoja.
Ajoneuvojen navigointi ja paikannus:LiDARin tuottamat tarkat 3D-kartat voivat parantaa merkittävästi ajoneuvojen paikannustarkkuutta, erityisesti kaupunkiympäristöissä, joissa GPS-signaalit ovat rajalliset.
Liikenteen seuranta ja hallinta:LiDARia voidaan hyödyntää liikennevirran seurantaan ja analysointiin, mikä auttaa kaupunkien liikennejärjestelmiä optimoimaan liikennevalojen ohjausta ja vähentämään ruuhkia.
Kaukokartoitukseen, etäisyysmittaukseen, automaatioon ja DTS:ään jne.
Tarvitsetko ilmaisen konsultaation?
Trendit kohti autoteollisuuden LiDARia
1. LiDAR-miniatyrisointi
Autoteollisuuden perinteinen näkemys on, että autonomisten ajoneuvojen ei tulisi erota ulkonäöltään perinteisistä autoista ajonautinnon ja tehokkaan aerodynamiikan säilyttämiseksi. Tämä näkökulma on vauhdittanut trendiä kohti LiDAR-järjestelmien pienentämistä. Tulevaisuuden ihanteena on, että LiDAR on riittävän pieni, jotta se voidaan integroida saumattomasti ajoneuvon koriin. Tämä tarkoittaa mekaanisten pyörivien osien minimointia tai jopa poistamista, mikä on linjassa alan asteittaisen siirtymisen kanssa nykyisistä laserrakenteista kohti puolijohde-LiDAR-ratkaisuja. Puolijohde-LiDAR, jossa ei ole liikkuvia osia, tarjoaa kompaktin, luotettavan ja kestävän ratkaisun, joka sopii hyvin nykyaikaisten ajoneuvojen esteettisiin ja toiminnallisiin vaatimuksiin.
2. Sulautetut LiDAR-ratkaisut
Autonomisten ajotekniikoiden kehittyessä viime vuosina jotkut LiDAR-valmistajat ovat alkaneet tehdä yhteistyötä auton osien toimittajien kanssa kehittääkseen ratkaisuja, jotka integroivat LiDARin ajoneuvon osiin, kuten ajovaloihin. Tämä integrointi ei ainoastaan piilota LiDAR-järjestelmiä ja säilytä ajoneuvon esteettistä ilmettä, vaan myös hyödyntää strategista sijoittelua LiDARin näkökentän ja toiminnallisuuden optimoimiseksi. Henkilöautoissa tietyt edistyneiden kuljettajan avustusjärjestelmien (ADAS) toiminnot edellyttävät, että LiDAR keskittyy tiettyihin kulmiin 360 asteen näkymän tarjoamisen sijaan. Korkeammilla autonomian tasoilla, kuten tasolla 4, turvallisuusnäkökohdat edellyttävät kuitenkin 360 asteen vaakasuoraa näkökenttää. Tämän odotetaan johtavan monipisteisiin kokoonpanoihin, jotka varmistavat täyden peiton ajoneuvon ympärillä.
3.Kustannusten alentaminen
LiDAR-teknologian kypsyessä ja tuotannon skaalautuessa kustannukset laskevat, mikä mahdollistaa näiden järjestelmien sisällyttämisen laajempaan ajoneuvovalikoimaan, mukaan lukien keskihintaiset mallit. LiDAR-teknologian demokratisoitumisen odotetaan nopeuttavan edistyneiden turvallisuus- ja autonomisen ajon ominaisuuksien käyttöönottoa automarkkinoilla.
Nykyään markkinoilla olevat LIDAR-laitteet ovat enimmäkseen 905 nm:n ja 1550 nm:n/1535 nm:n LIDAR-laitteita, mutta kustannusten suhteen 905 nm:llä on etu.
· 905 nm:n LiDARYleisesti ottaen 905 nm:n LiDAR-järjestelmät ovat edullisempia komponenttien laajan saatavuuden ja tähän aallonpituuteen liittyvien kypsien valmistusprosessien ansiosta. Tämä kustannusetu tekee 905 nm:n LiDARista houkuttelevan sovelluksissa, joissa kantama ja silmien turvallisuus ovat vähemmän kriittisiä.
· 1550/1535 nm:n LiDAR1550/1535 nm:n järjestelmien komponentit, kuten laserit ja ilmaisimet, ovat yleensä kalliimpia osittain siksi, että teknologia on vähemmän yleistä ja komponentit ovat monimutkaisempia. Turvallisuuteen ja suorituskykyyn liittyvät hyödyt voivat kuitenkin oikeuttaa korkeammat kustannukset tietyissä sovelluksissa, erityisesti autonomisessa ajamisessa, jossa pitkän kantaman havaitseminen ja turvallisuus ovat ensiarvoisen tärkeitä.
[Linkki:Lue lisää 905 nm:n ja 1550 nm:n/1535 nm:n LiDAR-tekniikan vertailusta]
4. Lisääntynyt turvallisuus ja parannetut ADAS-järjestelmät
LiDAR-teknologia parantaa merkittävästi edistyneiden kuljettajan avustusjärjestelmien (ADAS) suorituskykyä tarjoamalla ajoneuvoille tarkat ympäristökartoitusominaisuudet. Tämä tarkkuus parantaa turvallisuusominaisuuksia, kuten törmäyksenestojärjestelmää, jalankulkijoiden tunnistusta ja mukautuvaa vakionopeudensäädintä, mikä vie alaa lähemmäksi täysin autonomista ajamista.
Usein kysytyt kysymykset
Ajoneuvoissa LIDAR-anturit lähettävät valoimpulsseja, jotka heijastuvat esineistä ja palaavat anturille. Impulssien paluuseen kuluvaa aikaa käytetään etäisyyden laskemiseen esineisiin. Nämä tiedot auttavat luomaan yksityiskohtaisen 3D-kartan ajoneuvon ympäristöstä.
Tyypillinen autoteollisuuden LIDAR-järjestelmä koostuu laserista, joka lähettää valopulsseja, skannerista ja optiikasta pulssien ohjaamiseksi, valoilmaisimesta, joka tallentaa heijastuneen valon, ja prosessointiyksiköstä, joka analysoi dataa ja luo 3D-esityksen ympäristöstä.
Kyllä, LIDAR pystyy havaitsemaan liikkuvia kohteita. Mittaamalla kohteiden sijainnin muutosta ajan kuluessa LIDAR voi laskea niiden nopeuden ja lentoradan.
LIDAR on integroitu ajoneuvojen turvajärjestelmiin parantamaan ominaisuuksia, kuten mukautuvaa vakionopeudensäädintä, törmäyksenestotoimintoa ja jalankulkijoiden tunnistusta, tarjoamalla tarkkoja ja luotettavia etäisyysmittauksia ja kohteiden tunnistusta.
Autoteollisuuden LIDAR-teknologian jatkuvaan kehitykseen kuuluu LIDAR-järjestelmien koon ja kustannusten pienentäminen, niiden kantaman ja resoluution lisääminen sekä niiden saumattomampi integrointi ajoneuvojen suunnitteluun ja toiminnallisuuteen.
[linkki:LIDAR-laserin keskeiset parametrit]
1,5 μm:n pulssitettu kuitulaser on autojen LIDAR-järjestelmissä käytetty laserlähde, joka lähettää valoa 1,5 mikrometrin (μm) aallonpituudella. Se tuottaa lyhyitä infrapunavalopulsseja, joita käytetään etäisyyksien mittaamiseen heijastumalla esineistä ja palaamalla LIDAR-anturiin.
1,5 μm:n aallonpituutta käytetään, koska se tarjoaa hyvän tasapainon silmien turvallisuuden ja ilmakehän läpäisyn välillä. Tämän aallonpituusalueen laserit aiheuttavat vähemmän todennäköisesti vahinkoa ihmissilmille kuin lyhyemmillä aallonpituuksilla säteilevät laserit ja ne toimivat hyvin erilaisissa sääolosuhteissa.
Vaikka 1,5 μm:n laserit toimivat paremmin kuin näkyvä valo sumussa ja sateessa, niiden kyky tunkeutua ilmakehän esteisiin on silti rajallinen. Suorituskyky vaikeissa sääolosuhteissa on yleensä parempi kuin lyhyemmän aallonpituuden lasereilla, mutta ei yhtä tehokas kuin pidemmän aallonpituuden vaihtoehdoilla.
Vaikka 1,5 μm:n pulssikuitulaserit saattavat aluksi nostaa LIDAR-järjestelmien hintaa kehittyneen teknologiansa ansiosta, valmistuksen kehityksen ja mittakaavaetujen odotetaan alentavan kustannuksia ajan myötä. Niiden suorituskyky- ja turvallisuusetuja pidetään investoinnin perusteena. 1,5 μm:n pulssikuitulaserien tarjoama erinomainen suorituskyky ja parannetut turvallisuusominaisuudet tekevät niistä kannattavan investoinnin autojen LIDAR-järjestelmiin..