Contesto LiDAR per l'industria automobilistica
Dal 2015 al 2020, il Paese ha emanato diverse politiche correlate, incentrate su 'veicoli intelligenti connessi' E 'veicoli autonomi'. All'inizio del 2020, la Nazione ha pubblicato due piani: Strategia di innovazione e sviluppo dei veicoli intelligenti e Classificazione dell'automazione della guida automobilistica, per chiarire la posizione strategica e la futura direzione di sviluppo della guida autonoma.
Yole Development, una società di consulenza mondiale, ha pubblicato un rapporto di ricerca di settore associato al "Lidar per applicazioni automobilistiche e industriali", affermando che il mercato lidar nel settore automobilistico può raggiungere i 5,7 miliardi di dollari USA entro il 2026 e si prevede che il tasso di crescita annuo composto potrebbe aumentare a oltre il 21% nei prossimi cinque anni.
Che cosa è il LiDAR per l'automotive?
LiDAR, acronimo di Light Detection and Ranging, è una tecnologia rivoluzionaria che ha trasformato l'industria automobilistica, in particolare nel campo dei veicoli autonomi. Funziona emettendo impulsi di luce, solitamente da un laser, verso il bersaglio e misurando il tempo impiegato dalla luce per rimbalzare verso il sensore. Questi dati vengono poi utilizzati per creare mappe tridimensionali dettagliate dell'ambiente circostante il veicolo.
I sistemi LiDAR sono rinomati per la loro precisione e la capacità di rilevare oggetti con elevata accuratezza, rendendoli uno strumento indispensabile per la guida autonoma. A differenza delle telecamere che si basano sulla luce visibile e possono avere difficoltà in determinate condizioni, come la scarsa illuminazione o la luce solare diretta, i sensori LiDAR forniscono dati affidabili in una varietà di condizioni di illuminazione e meteorologiche. Inoltre, la capacità del LiDAR di misurare le distanze con precisione consente il rilevamento degli oggetti, delle loro dimensioni e persino della loro velocità, il che è fondamentale per affrontare scenari di guida complessi.
Diagramma di flusso del principio di funzionamento del LiDAR
Applicazioni LiDAR nell'automazione:
La tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging) nel settore automobilistico è principalmente focalizzata sul miglioramento della sicurezza di guida e sul progresso delle tecnologie di guida autonoma. La sua tecnologia di base,Tempo di volo (ToF), funziona emettendo impulsi laser e calcolando il tempo impiegato da questi impulsi per essere riflessi dagli ostacoli. Questo metodo produce dati "point cloud" estremamente accurati, in grado di creare mappe tridimensionali dettagliate dell'ambiente circostante il veicolo con una precisione centimetrica, offrendo una capacità di riconoscimento spaziale eccezionalmente accurata per le automobili.
L'applicazione della tecnologia LiDAR nel settore automobilistico si concentra principalmente nei seguenti ambiti:
Sistemi di guida autonoma:Il LiDAR è una delle tecnologie chiave per raggiungere livelli avanzati di guida autonoma. Percepisce con precisione l'ambiente circostante il veicolo, inclusi altri veicoli, pedoni, segnaletica stradale e condizioni della strada, supportando così i sistemi di guida autonoma nel prendere decisioni rapide e accurate.
Sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS):Nell'ambito dell'assistenza alla guida, il LiDAR viene utilizzato per migliorare le funzioni di sicurezza del veicolo, tra cui il cruise control adattivo, la frenata di emergenza, il rilevamento dei pedoni e le funzioni di evitamento degli ostacoli.
Navigazione e posizionamento del veicolo:Le mappe 3D ad alta precisione generate da LiDAR possono migliorare significativamente la precisione del posizionamento del veicolo, soprattutto negli ambienti urbani in cui i segnali GPS sono limitati.
Monitoraggio e gestione del traffico:Il LiDAR può essere utilizzato per monitorare e analizzare il flusso del traffico, aiutando i sistemi di traffico cittadino a ottimizzare il controllo della segnaletica e a ridurre la congestione.
Per telerilevamento, telemetria, automazione e DTS, ecc.
Hai bisogno di una consulenza gratuita?
Tendenze verso il LiDAR automobilistico
1. Miniaturizzazione LiDAR
La visione tradizionale dell'industria automobilistica sostiene che i veicoli autonomi non debbano differire nell'aspetto dalle auto convenzionali per mantenere il piacere di guida e un'aerodinamica efficiente. Questa prospettiva ha spinto la tendenza alla miniaturizzazione dei sistemi LiDAR. L'ideale futuro è che i LiDAR siano sufficientemente piccoli da poter essere integrati perfettamente nella carrozzeria del veicolo. Ciò significa ridurre al minimo o addirittura eliminare le parti meccaniche rotanti, un cambiamento in linea con il graduale abbandono da parte del settore delle attuali strutture laser verso soluzioni LiDAR a stato solido. I LiDAR a stato solido, privi di parti mobili, offrono una soluzione compatta, affidabile e durevole che si adatta bene ai requisiti estetici e funzionali dei veicoli moderni.
2. Soluzioni LiDAR integrate
Con l'avanzare delle tecnologie di guida autonoma negli ultimi anni, alcuni produttori di LiDAR hanno iniziato a collaborare con i fornitori di componenti automobilistici per sviluppare soluzioni che integrino il LiDAR in alcune parti del veicolo, come i fari. Questa integrazione non solo serve a nascondere i sistemi LiDAR, mantenendo l'aspetto estetico del veicolo, ma sfrutta anche il posizionamento strategico per ottimizzare il campo visivo e la funzionalità del LiDAR. Per i veicoli passeggeri, alcune funzioni dei sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) richiedono che il LiDAR si concentri su angoli specifici anziché fornire una vista a 360°. Tuttavia, per livelli di autonomia più elevati, come il Livello 4, le considerazioni di sicurezza richiedono un campo visivo orizzontale a 360°. Si prevede che ciò porterà a configurazioni multi-punto che garantiscano una copertura completa attorno al veicolo.
3.Riduzione dei costi
Con il progredire della tecnologia LiDAR e l'aumento della produzione su larga scala, i costi stanno diminuendo, rendendo possibile l'integrazione di questi sistemi in una gamma più ampia di veicoli, compresi i modelli di fascia media. Si prevede che questa democratizzazione della tecnologia LiDAR accelererà l'adozione di funzionalità avanzate di sicurezza e guida autonoma nel mercato automobilistico.
I LIDAR attualmente sul mercato sono per lo più da 905 nm e 1550 nm/1535 nm, ma in termini di costi, il 905 nm è più vantaggioso.
· LiDAR da 905 nm: In genere, i sistemi LiDAR a 905 nm sono meno costosi grazie all'ampia disponibilità di componenti e ai processi di produzione evoluti associati a questa lunghezza d'onda. Questo vantaggio in termini di costi rende i LiDAR a 905 nm interessanti per applicazioni in cui la distanza e la sicurezza degli occhi sono meno critiche.
· LiDAR da 1550/1535 nm: I componenti per i sistemi a 1550/1535 nm, come laser e rilevatori, tendono ad essere più costosi, in parte perché la tecnologia è meno diffusa e i componenti sono più complessi. Tuttavia, i vantaggi in termini di sicurezza e prestazioni possono giustificare il costo più elevato per alcune applicazioni, soprattutto nella guida autonoma, dove il rilevamento a lungo raggio e la sicurezza sono fondamentali.
[Collegamento:Per saperne di più sul confronto tra LiDAR a 905 nm e 1550 nm/1535 nm]
4. Maggiore sicurezza e ADAS potenziati
La tecnologia LiDAR migliora significativamente le prestazioni dei sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS), fornendo ai veicoli una mappatura ambientale precisa. Questa precisione migliora le funzioni di sicurezza come la prevenzione delle collisioni, il rilevamento dei pedoni e il cruise control adattivo, avvicinando il settore alla guida completamente autonoma.
Domande frequenti
Nei veicoli, i sensori LIDAR emettono impulsi luminosi che rimbalzano sugli oggetti e ritornano al sensore. Il tempo impiegato dagli impulsi per tornare indietro viene utilizzato per calcolare la distanza dagli oggetti. Queste informazioni contribuiscono a creare una mappa 3D dettagliata dell'ambiente circostante il veicolo.
Un tipico sistema LIDAR per autoveicoli è costituito da un laser per emettere impulsi luminosi, uno scanner e un'ottica per dirigere gli impulsi, un fotodiodo per catturare la luce riflessa e un'unità di elaborazione per analizzare i dati e creare una rappresentazione tridimensionale dell'ambiente.
Sì, il LIDAR può rilevare oggetti in movimento. Misurando la variazione di posizione degli oggetti nel tempo, il LIDAR può calcolarne la velocità e la traiettoria.
Il LIDAR è integrato nei sistemi di sicurezza dei veicoli per migliorare funzioni quali il cruise control adattivo, la prevenzione delle collisioni e il rilevamento dei pedoni, fornendo misurazioni della distanza e rilevamento degli oggetti precisi e affidabili.
Gli sviluppi in corso nella tecnologia LIDAR per l'industria automobilistica includono la riduzione delle dimensioni e dei costi dei sistemi LIDAR, l'aumento della loro portata e risoluzione e la loro integrazione più fluida nel design e nelle funzionalità dei veicoli.
[collegamento:Parametri chiave del laser LIDAR]
Un laser a fibra pulsata da 1,5 μm è un tipo di sorgente laser utilizzata nei sistemi LIDAR per autoveicoli che emette luce a una lunghezza d'onda di 1,5 micrometri (μm). Genera brevi impulsi di luce infrarossa che vengono utilizzati per misurare le distanze rimbalzando sugli oggetti e ritornando al sensore LIDAR.
La lunghezza d'onda di 1,5 μm viene utilizzata perché offre un buon equilibrio tra sicurezza per gli occhi e penetrazione atmosferica. I laser in questo intervallo di lunghezza d'onda hanno meno probabilità di causare danni agli occhi umani rispetto a quelli che emettono a lunghezze d'onda più corte e possono funzionare bene in diverse condizioni meteorologiche.
Sebbene i laser da 1,5 μm offrano prestazioni migliori della luce visibile in caso di nebbia e pioggia, la loro capacità di penetrare gli ostacoli atmosferici è ancora limitata. Le prestazioni in condizioni meteorologiche avverse sono generalmente migliori rispetto ai laser a lunghezza d'onda più corta, ma non altrettanto efficaci quanto le opzioni a lunghezza d'onda più lunga.
Sebbene i laser a fibra pulsata da 1,5 μm possano inizialmente aumentare il costo dei sistemi LIDAR a causa della loro tecnologia sofisticata, si prevede che i progressi nella produzione e le economie di scala ridurranno i costi nel tempo. I loro vantaggi in termini di prestazioni e sicurezza sono considerati una giustificazione dell'investimento. Le prestazioni superiori e le caratteristiche di sicurezza avanzate offerte dai laser a fibra pulsata da 1,5 μm li rendono un investimento vantaggioso per i sistemi LIDAR automobilistici..