پس زمینه LiDAR خودرو
از سال 2015 تا 2020، این کشور چندین سیاست مرتبط با تمرکز بر "وسایل نقلیه متصل هوشمند"و"وسایل نقلیه خودران'. در آغاز سال 2020، ملت دو طرح را صادر کرد: استراتژی نوآوری و توسعه وسایل نقلیه هوشمند و طبقه‌بندی اتوماسیون رانندگی خودرو، برای روشن کردن موقعیت استراتژیک و جهت توسعه آینده رانندگی خودران.
Yole Development، یک شرکت مشاوره در سراسر جهان، گزارش تحقیقاتی صنعت مرتبط با "Lidar برای کاربردهای خودرو و صنعتی" را منتشر کرد که در آن ذکر شد که بازار لیدار در زمینه خودرو تا سال 2026 می تواند به 5.7 میلیارد دلار آمریکا برسد، انتظار می رود که ترکیب سالانه ترکیب شود. نرخ رشد ممکن است در پنج سال آینده به بیش از 21 درصد افزایش یابد.
Automotive LiDAR چیست؟
LiDAR که مخفف عبارت Light Detection and Ranging است، یک فناوری انقلابی است که صنعت خودرو، به ویژه در حوزه خودروهای خودران را متحول کرده است. این دستگاه با انتشار پالس های نور - معمولاً از یک لیزر - به سمت هدف و اندازه گیری زمان لازم برای بازگشت نور به سنسور عمل می کند. سپس از این داده ها برای ایجاد نقشه های سه بعدی دقیق از محیط اطراف خودرو استفاده می شود.
سیستم های LiDAR به دلیل دقت و توانایی خود در تشخیص اجسام با دقت بالا مشهور هستند و آنها را به ابزاری ضروری برای رانندگی خودکار تبدیل می کند. برخلاف دوربین هایی که به نور مرئی متکی هستند و می توانند تحت شرایط خاصی مانند نور کم یا نور مستقیم خورشید با مشکل مواجه شوند، حسگرهای LiDAR داده های قابل اعتمادی را در شرایط مختلف نور و آب و هوا ارائه می دهند. علاوه بر این، توانایی LiDAR برای اندازه‌گیری دقیق فاصله‌ها، امکان تشخیص اجسام، اندازه و حتی سرعت آنها را فراهم می‌کند، که برای هدایت سناریوهای پیچیده رانندگی بسیار مهم است.
نمودار جریان اصل کاری LiDAR
کاربردهای LiDAR در اتوماسیون:
فناوری LiDAR (تشخیص و محدوده نور) در صنعت خودرو در درجه اول بر افزایش ایمنی رانندگی و پیشرفت فناوری های رانندگی خودران متمرکز است. فناوری اصلی آن،زمان پرواز (ToF)، با انتشار پالس های لیزر و محاسبه زمان لازم برای بازتاب این پالس ها از موانع کار می کند. این روش داده‌های «ابر نقطه‌ای» بسیار دقیقی را تولید می‌کند، که می‌تواند نقشه‌های سه‌بعدی دقیقی از محیط اطراف وسیله نقلیه با دقت در سطح سانتی‌متری ایجاد کند و قابلیت تشخیص فضایی فوق‌العاده دقیقی را برای خودروها ارائه دهد.
کاربرد فناوری LiDAR در بخش خودرو عمدتاً در زمینه های زیر متمرکز است:
سیستم های رانندگی خودکار:LiDAR یکی از فناوری‌های کلیدی برای دستیابی به سطوح پیشرفته رانندگی خودکار است. به طور دقیق محیط اطراف وسیله نقلیه، از جمله وسایل نقلیه دیگر، عابران پیاده، علائم جاده، و شرایط جاده را درک می کند، بنابراین به سیستم های رانندگی مستقل در تصمیم گیری سریع و دقیق کمک می کند.
سیستم های کمک راننده پیشرفته (ADAS):در حوزه کمک راننده، LiDAR برای بهبود ویژگی‌های ایمنی خودرو، از جمله کروز کنترل تطبیقی، ترمز اضطراری، تشخیص عابر پیاده و عملکردهای اجتناب از مانع استفاده می‌شود.
ناوبری و موقعیت یابی خودرو:نقشه های سه بعدی با دقت بالا تولید شده توسط LiDAR می تواند دقت موقعیت یابی خودرو را به طور قابل توجهی افزایش دهد، به خصوص در محیط های شهری که سیگنال های GPS محدود است.
نظارت و مدیریت ترافیک:LiDAR می تواند برای نظارت و تجزیه و تحلیل جریان ترافیک، کمک به سیستم های ترافیک شهری در بهینه سازی کنترل سیگنال و کاهش تراکم استفاده شود.
برای سنجش از دور، مسافت یاب، اتوماسیون و DTS و غیره.
نیاز به مشاوره رایگان دارید؟
گرایش به LiDAR خودرو
1. کوچک سازی LiDAR
دیدگاه سنتی صنعت خودرو معتقد است که وسایل نقلیه خودران نباید از نظر ظاهری با خودروهای معمولی متفاوت باشند تا لذت رانندگی و آیرودینامیک کارآمد حفظ شود. این دیدگاه، گرایش به کوچک سازی سیستم های LiDAR را به پیش برده است. ایده آل آینده این است که LiDAR به اندازه کافی کوچک باشد تا به طور یکپارچه در بدنه خودرو ادغام شود. این به معنای به حداقل رساندن یا حتی حذف قطعات چرخان مکانیکی است، تغییری که با دور شدن تدریجی صنعت از ساختارهای لیزر فعلی به سمت راه‌حل‌های LiDAR حالت جامد همسو می‌شود. LiDAR حالت جامد، بدون قطعات متحرک، راه حلی جمع و جور، قابل اعتماد و بادوام ارائه می دهد که به خوبی با الزامات زیبایی شناختی و عملکردی وسایل نقلیه مدرن مطابقت دارد.
2. راه حل های LiDAR جاسازی شده
از آنجایی که فناوری‌های رانندگی خودران در سال‌های اخیر پیشرفت کرده‌اند، برخی از تولیدکنندگان LiDAR شروع به همکاری با تامین‌کنندگان قطعات خودرو برای توسعه راه‌حل‌هایی کرده‌اند که LiDAR را در بخش‌هایی از خودرو، مانند چراغ‌های جلو، ادغام می‌کند. این ادغام نه تنها برای پنهان کردن سیستم های LiDAR، حفظ جذابیت زیبایی شناسی خودرو، استفاده می کند، بلکه از مکان استراتژیک برای بهینه سازی میدان دید و عملکرد LiDAR استفاده می کند. برای وسایل نقلیه سواری، برخی از عملکردهای سیستم‌های کمک راننده پیشرفته (ADAS) به LiDAR نیاز دارند که به جای ارائه نمای 360 درجه، روی زوایای خاص تمرکز کند. با این حال، برای سطوح بالاتر استقلال، مانند سطح 4، ملاحظات ایمنی، یک میدان دید افقی 360 درجه را ضروری می کند. انتظار می رود این به پیکربندی های چند نقطه ای منجر شود که پوشش کامل اطراف خودرو را تضمین می کند.
3.کاهش هزینه
با بلوغ فناوری LiDAR و مقیاس تولید، هزینه ها کاهش می یابد و ترکیب این سیستم ها در طیف وسیع تری از خودروها، از جمله مدل های میان رده، امکان پذیر است. انتظار می‌رود این دموکراسی‌سازی فناوری LiDAR به پذیرش ویژگی‌های ایمنی پیشرفته و رانندگی خودکار در بازار خودرو سرعت بخشد.
لیدارهای موجود در بازار امروزه عمدتاً LIDARهای 905 نانومتری و 1550 نانومتری/1535 نانومتری هستند، اما از نظر هزینه، 905 نانومتر مزیت را دارد.
· 905 نانومتر LiDAR: به طور کلی، سیستم های LiDAR 905 نانومتری به دلیل در دسترس بودن گسترده قطعات و فرآیندهای تولید بالغ مرتبط با این طول موج، ارزان تر هستند. این مزیت هزینه، LiDAR 905 نانومتری را برای کاربردهایی که برد و ایمنی چشم اهمیت کمتری دارند، جذاب می کند.
· 1550/1535 نانومتر LiDAR: اجزای سیستم‌های 1550/1535 نانومتری، مانند لیزرها و آشکارسازها، گران‌تر هستند، تا حدی به این دلیل که فناوری گسترش کمتری دارد و قطعات پیچیده‌تر هستند. با این حال، مزایای از نظر ایمنی و عملکرد ممکن است هزینه بالاتر را برای کاربردهای خاص توجیه کند، به ویژه در رانندگی خودران که در آن تشخیص دوربرد و ایمنی در اولویت هستند.
[لینک:درباره مقایسه بین 905nm و 1550nm/1535nm LiDAR بیشتر بخوانید]
4. افزایش ایمنی و ADAS پیشرفته
فناوری LiDAR به طور قابل توجهی عملکرد سیستم‌های پیشرفته کمک راننده (ADAS) را افزایش می‌دهد و قابلیت‌های نقشه‌برداری محیطی دقیق را برای خودروها فراهم می‌کند. این دقت ویژگی‌های ایمنی مانند جلوگیری از برخورد، تشخیص عابر پیاده و کروز کنترل تطبیقی را بهبود می‌بخشد و صنعت را به دستیابی به رانندگی کاملاً خودمختار نزدیک‌تر می‌کند.
سوالات متداول
در وسایل نقلیه، حسگرهای LIDAR پالس های نوری ساطع می کنند که از اجسام منعکس شده و به حسگر باز می گردند. مدت زمانی که طول می کشد تا پالس ها برگردند برای محاسبه فاصله از اجسام استفاده می شود. این اطلاعات به ایجاد یک نقشه سه بعدی دقیق از محیط اطراف خودرو کمک می کند.
یک سیستم معمولی LIDAR خودرو شامل یک لیزر برای ساطع پالس های نور، یک اسکنر و اپتیک برای هدایت پالس ها، یک آشکارساز نوری برای گرفتن نور بازتاب شده و یک واحد پردازش برای تجزیه و تحلیل داده ها و ایجاد یک نمایش سه بعدی از محیط است.
بله، LIDAR می تواند اجسام متحرک را تشخیص دهد. LIDAR با اندازه گیری تغییر موقعیت اجسام در طول زمان می تواند سرعت و مسیر حرکت آنها را محاسبه کند.
LIDAR در سیستم های ایمنی خودرو یکپارچه شده است تا ویژگی هایی مانند کروز کنترل تطبیقی، جلوگیری از برخورد، و تشخیص عابر پیاده را با ارائه اندازه گیری های دقیق و قابل اعتماد فاصله و تشخیص اشیا افزایش دهد.
پیشرفت‌های جاری در فناوری LIDAR خودرو شامل کاهش اندازه و هزینه سیستم‌های LIDAR، افزایش برد و وضوح آنها، و ادغام یکپارچه‌تر آنها در طراحی و عملکرد خودروها است.
[لینک:پارامترهای کلیدی لیزر LIDAR]
لیزر فیبر پالسی 1.5 میکرومتر نوعی منبع لیزری است که در سیستم های LIDAR خودرو استفاده می شود که نور را در طول موج 1.5 میکرومتر (μm) ساطع می کند. پالس های کوتاهی از نور مادون قرمز تولید می کند که برای اندازه گیری فواصل با پرش اشیاء و بازگشت به حسگر LIDAR استفاده می شود.
طول موج 1.5 میکرومتر به این دلیل استفاده می شود که تعادل خوبی بین ایمنی چشم و نفوذ اتمسفر ایجاد می کند. لیزرهایی در این محدوده طول موج نسبت به لیزرهایی که در طول موج های کوتاهتر ساطع می شوند کمتر آسیبی به چشم انسان وارد می کنند و می توانند در شرایط آب و هوایی مختلف عملکرد خوبی داشته باشند.
در حالی که لیزرهای 1.5 میکرومتری بهتر از نور مرئی در مه و باران عمل می کنند، توانایی آنها برای نفوذ به موانع جوی هنوز محدود است. عملکرد در شرایط آب و هوایی نامساعد عموما بهتر از لیزرهای با طول موج کوتاهتر است اما به اندازه گزینه های طول موج بلندتر موثر نیست.
در حالی که لیزرهای فیبر پالسی 1.5 میکرومتر ممکن است در ابتدا هزینه سیستم‌های LIDAR را به دلیل فناوری پیچیده‌شان افزایش دهند، انتظار می‌رود پیشرفت‌ها در تولید و صرفه‌جویی در مقیاس باعث کاهش هزینه‌ها در طول زمان شود. مزایای آنها از نظر عملکرد و ایمنی به عنوان توجیه کننده سرمایه گذاری در نظر گرفته می شود. عملکرد برتر و ویژگی های ایمنی پیشرفته ارائه شده توسط لیزرهای فیبر پالسی 1.5 میکرومتر آنها را به سرمایه گذاری ارزشمندی برای سیستم های LIDAR خودرو تبدیل می کند..