Contexto do LiDAR automotivo
De 2015 a 2020, o país promulgou diversas políticas relacionadas, com foco em 'veículos inteligentes conectados' e 'veículos autônomosNo início de 2020, o país divulgou dois planos: Estratégia de Inovação e Desenvolvimento de Veículos Inteligentes e Classificação da Automação da Condução Automotiva, para esclarecer a posição estratégica e a direção futura do desenvolvimento da condução autônoma.
A Yole Development, uma empresa de consultoria global, publicou um relatório de pesquisa de mercado relacionado ao 'Lidar para Aplicações Automotivas e Industriais', mencionando que o mercado de lidar no setor automotivo pode atingir 5,7 bilhões de dólares americanos até 2026, e espera-se que a taxa de crescimento anual composta possa expandir para mais de 21% nos próximos cinco anos.
O que é LiDAR automotivo?
O LiDAR, abreviação de Light Detection and Ranging (Detecção e Alcance por Luz), é uma tecnologia revolucionária que transformou a indústria automotiva, principalmente no campo dos veículos autônomos. Ele funciona emitindo pulsos de luz — geralmente de um laser — em direção ao alvo e medindo o tempo que a luz leva para retornar ao sensor. Esses dados são então usados para criar mapas tridimensionais detalhados do ambiente ao redor do veículo.
Os sistemas LiDAR são reconhecidos pela sua precisão e capacidade de detectar objetos com alta exatidão, tornando-os uma ferramenta indispensável para a condução autônoma. Ao contrário das câmeras, que dependem da luz visível e podem apresentar dificuldades em certas condições, como baixa luminosidade ou luz solar direta, os sensores LiDAR fornecem dados confiáveis em diversas condições de iluminação e clima. Além disso, a capacidade do LiDAR de medir distâncias com precisão permite a detecção de objetos, seu tamanho e até mesmo sua velocidade, o que é crucial para a navegação em cenários de condução complexos.
Fluxograma do princípio de funcionamento do LiDAR
Aplicações do LiDAR na Automação:
A tecnologia LiDAR (Detecção e Alcance por Luz) na indústria automotiva concentra-se principalmente em aprimorar a segurança na direção e desenvolver tecnologias de direção autônoma. Sua tecnologia principal,Tempo de voo (ToF)O sistema funciona emitindo pulsos de laser e calculando o tempo que esses pulsos levam para serem refletidos de volta pelos obstáculos. Esse método produz dados de "nuvem de pontos" de alta precisão, que podem criar mapas tridimensionais detalhados do ambiente ao redor do veículo com precisão em nível de centímetro, oferecendo uma capacidade de reconhecimento espacial excepcionalmente precisa para automóveis.
A aplicação da tecnologia LiDAR no setor automotivo concentra-se principalmente nas seguintes áreas:
Sistemas de condução autônoma:O LiDAR é uma das tecnologias-chave para alcançar níveis avançados de condução autônoma. Ele percebe com precisão o ambiente ao redor do veículo, incluindo outros veículos, pedestres, placas de sinalização e condições da estrada, auxiliando assim os sistemas de condução autônoma a tomar decisões rápidas e precisas.
Sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS):No âmbito da assistência ao condutor, o LiDAR é utilizado para melhorar as funcionalidades de segurança dos veículos, incluindo o controlo de velocidade adaptativo, a travagem de emergência, a deteção de peões e as funções de desvio de obstáculos.
Navegação e posicionamento de veículos:Os mapas 3D de alta precisão gerados pelo LiDAR podem melhorar significativamente a precisão do posicionamento de veículos, especialmente em ambientes urbanos onde os sinais de GPS são limitados.
Monitoramento e gerenciamento de tráfego:O LiDAR pode ser utilizado para monitorar e analisar o fluxo de tráfego, auxiliando os sistemas de trânsito urbanos na otimização do controle de semáforos e na redução de congestionamentos.
Para sensoriamento remoto, telemetria, automação e DTS, etc.
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Tendências em direção ao LiDAR automotivo
1. Miniaturização do LiDAR
A visão tradicional da indústria automotiva defende que os veículos autônomos não devem diferir em aparência dos carros convencionais para manter o prazer de dirigir e a aerodinâmica eficiente. Essa perspectiva impulsionou a tendência de miniaturização dos sistemas LiDAR. O ideal para o futuro é que o LiDAR seja pequeno o suficiente para ser integrado perfeitamente à carroceria do veículo. Isso significa minimizar ou até mesmo eliminar peças mecânicas rotativas, uma mudança que se alinha com a transição gradual da indústria das estruturas a laser atuais para soluções LiDAR de estado sólido. O LiDAR de estado sólido, desprovido de partes móveis, oferece uma solução compacta, confiável e durável que se encaixa perfeitamente nos requisitos estéticos e funcionais dos veículos modernos.
2. Soluções LiDAR integradas
Com o avanço das tecnologias de direção autônoma nos últimos anos, alguns fabricantes de LiDAR começaram a colaborar com fornecedores de autopeças para desenvolver soluções que integram o LiDAR em componentes do veículo, como faróis. Essa integração não só serve para ocultar os sistemas LiDAR, preservando a estética do veículo, como também aproveita o posicionamento estratégico para otimizar o campo de visão e a funcionalidade do LiDAR. Em veículos de passeio, certas funções dos Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor (ADAS) exigem que o LiDAR foque em ângulos específicos, em vez de fornecer uma visão de 360°. No entanto, para níveis mais altos de autonomia, como o Nível 4, as considerações de segurança exigem um campo de visão horizontal de 360°. Espera-se que isso leve a configurações multiponto que garantam cobertura completa ao redor do veículo.
3.Redução de custos
Com o amadurecimento da tecnologia LiDAR e o aumento da produção, os custos estão diminuindo, tornando viável a incorporação desses sistemas em uma gama mais ampla de veículos, incluindo modelos de gama média. Espera-se que essa democratização da tecnologia LiDAR acelere a adoção de recursos avançados de segurança e direção autônoma em todo o mercado automotivo.
Os LIDARs disponíveis no mercado atualmente são, em sua maioria, de 905 nm e 1550 nm/1535 nm, mas em termos de custo, o de 905 nm apresenta vantagem.
• LiDAR de 905 nmDe modo geral, os sistemas LiDAR de 905 nm são menos dispendiosos devido à ampla disponibilidade de componentes e aos processos de fabricação consolidados associados a esse comprimento de onda. Essa vantagem de custo torna o LiDAR de 905 nm atraente para aplicações em que o alcance e a segurança ocular são menos críticos.
• LiDAR de 1550/1535 nmOs componentes para sistemas de 1550/1535 nm, como lasers e detectores, tendem a ser mais caros, em parte porque a tecnologia é menos difundida e os componentes são mais complexos. No entanto, os benefícios em termos de segurança e desempenho podem justificar o custo mais elevado para certas aplicações, especialmente em condução autônoma, onde a detecção de longo alcance e a segurança são fundamentais.
[Link:Leia mais sobre a comparação entre LiDAR de 905 nm e 1550 nm/1535 nm.]
4. Maior segurança e sistemas ADAS aprimorados
A tecnologia LiDAR aprimora significativamente o desempenho dos Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor (ADAS), fornecendo aos veículos recursos precisos de mapeamento ambiental. Essa precisão melhora recursos de segurança como prevenção de colisões, detecção de pedestres e controle de cruzeiro adaptativo, aproximando a indústria da condução totalmente autônoma.
Perguntas frequentes
Em veículos, os sensores LIDAR emitem pulsos de luz que refletem nos objetos e retornam ao sensor. O tempo que os pulsos levam para retornar é usado para calcular a distância até os objetos. Essa informação ajuda a criar um mapa 3D detalhado do entorno do veículo.
Um sistema LIDAR automotivo típico consiste em um laser para emitir pulsos de luz, um scanner e um sistema óptico para direcionar os pulsos, um fotodetector para capturar a luz refletida e uma unidade de processamento para analisar os dados e criar uma representação 3D do ambiente.
Sim, o LIDAR consegue detectar objetos em movimento. Ao medir a mudança de posição dos objetos ao longo do tempo, o LIDAR pode calcular sua velocidade e trajetória.
O LIDAR é integrado aos sistemas de segurança veicular para aprimorar recursos como controle de cruzeiro adaptativo, prevenção de colisões e detecção de pedestres, fornecendo medições de distância e detecção de objetos precisas e confiáveis.
Os avanços contínuos na tecnologia LIDAR automotiva incluem a redução do tamanho e do custo dos sistemas LIDAR, o aumento de seu alcance e resolução e a integração mais perfeita desses sistemas ao design e à funcionalidade dos veículos.
Um laser de fibra pulsado de 1,5 μm é um tipo de fonte de laser usada em sistemas LIDAR automotivos que emite luz com um comprimento de onda de 1,5 micrômetros (μm). Ele gera pulsos curtos de luz infravermelha que são usados para medir distâncias, refletindo em objetos e retornando ao sensor LIDAR.
O comprimento de onda de 1,5 μm é utilizado por oferecer um bom equilíbrio entre segurança ocular e penetração atmosférica. Lasers nessa faixa de comprimento de onda têm menor probabilidade de causar danos aos olhos humanos do que aqueles que emitem em comprimentos de onda mais curtos e podem apresentar bom desempenho em diversas condições climáticas.
Embora os lasers de 1,5 μm tenham um desempenho melhor do que a luz visível em condições de neblina e chuva, sua capacidade de penetrar obstáculos atmosféricos ainda é limitada. O desempenho em condições climáticas adversas é geralmente melhor do que o de lasers de comprimento de onda mais curto, mas não tão eficaz quanto o de opções de comprimento de onda mais longo.
Embora os lasers de fibra pulsados de 1,5 μm possam inicialmente aumentar o custo dos sistemas LIDAR devido à sua tecnologia sofisticada, espera-se que os avanços na fabricação e as economias de escala reduzam os custos ao longo do tempo. Seus benefícios em termos de desempenho e segurança justificam o investimento. O desempenho superior e os recursos de segurança aprimorados oferecidos pelos lasers de fibra pulsados de 1,5 μm os tornam um investimento valioso para sistemas LIDAR automotivos..