Histórico do LiDAR automotivo
De 2015 a 2020, o país emitiu diversas políticas relacionadas, com foco em 'veículos inteligentes conectados' e 'veículos autônomos'. No início de 2020, a Nação emitiu dois planos: Estratégia de Inovação e Desenvolvimento de Veículos Inteligentes e Classificação de Automação de Condução de Automóveis, para esclarecer a posição estratégica e a direção de desenvolvimento futuro da condução autônoma.
A Yole Development, uma empresa de consultoria mundial, publicou um relatório de pesquisa do setor associado 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. Espera-se que a taxa de crescimento anual composta possa se expandir para mais de 21% nos próximos cinco anos.
O que é LiDAR automotivo?
LiDAR, abreviação de Light Detection and Ranging (Detecção e Alcance de Luz), é uma tecnologia revolucionária que transformou a indústria automotiva, especialmente no segmento de veículos autônomos. Ela funciona emitindo pulsos de luz — geralmente de um laser — em direção ao alvo e medindo o tempo que a luz leva para refletir de volta ao sensor. Esses dados são então usados para criar mapas tridimensionais detalhados do ambiente ao redor do veículo.
Os sistemas LiDAR são reconhecidos por sua precisão e capacidade de detectar objetos com alta precisão, tornando-os uma ferramenta indispensável para a direção autônoma. Ao contrário das câmeras, que dependem de luz visível e podem apresentar dificuldades em certas condições, como pouca luz 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 navegar em cenários de direção complexos.
Fluxograma do princípio de funcionamento do LiDAR
Aplicações LiDAR em Automação:
A tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging) na indústria automotiva concentra-se principalmente em aprimorar a segurança ao dirigir e avançar nas tecnologias de direção autônoma. Sua tecnologia principal,Tempo de voo (ToF), funciona emitindo pulsos de laser e calculando o tempo que esses pulsos levam para serem refletidos de volta pelos obstáculos. Este método produz dados de "nuvem de pontos" altamente precisos, que podem criar mapas tridimensionais detalhados do ambiente ao redor do veículo com precisão centimétrica, 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 direção autônoma:O LiDAR é uma das principais tecnologias para alcançar níveis avançados de direção autônoma. Ele detecta com precisão o ambiente ao redor do veículo, incluindo outros veículos, pedestres, placas de trânsito e condições da estrada, auxiliando os sistemas de direção autônoma a tomar decisões rápidas e precisas.
Sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS):No campo da assistência ao motorista, o LiDAR é usado para melhorar os recursos de segurança do veículo, incluindo controle de cruzeiro adaptativo, frenagem de emergência, detecção de pedestres e funções de prevenção de obstáculos.
Navegação e posicionamento de veículos:Os mapas 3D de alta precisão gerados pelo LiDAR podem melhorar significativamente a precisão do posicionamento do veículo, 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 tráfego da cidade a otimizar o controle de sinais e reduzir o congestionamento.
Para sensoriamento remoto, telêmetro, automação e DTS, etc.
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Tendências em direção ao LiDAR automotivo
1. Miniaturização 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 futuro é que o LiDAR seja pequeno o suficiente para ser perfeitamente integrado à carroceria do veículo. Isso significa minimizar ou até mesmo eliminar peças mecânicas rotativas, uma mudança que se alinha com o afastamento gradual da indústria das atuais estruturas a laser para soluções LiDAR de estado sólido. O LiDAR de estado sólido, sem peças móveis, oferece uma solução compacta, confiável e durável que se adapta perfeitamente aos requisitos estéticos e funcionais dos veículos modernos.
2. Soluções LiDAR incorporadas
Com o avanço das tecnologias de direção autônoma nos últimos anos, alguns fabricantes de LiDAR começaram a colaborar com fornecedores de peças automotivas para desenvolver soluções que integram o LiDAR em partes do veículo, como os faróis. Essa integração não só serve para ocultar os sistemas LiDAR, mantendo o apelo estético do veículo, mas também aproveita o posicionamento estratégico para otimizar o campo de visão e a funcionalidade do LiDAR. Para veículos de passeio, certas funções dos Sistemas Avançados de Assistência ao Motorista (ADAS) exigem que o LiDAR se concentre 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 total ao redor do veículo.
3.Redução de custos
À medida que a tecnologia LiDAR amadurece e a produção aumenta, os custos diminuem, tornando viável a incorporação desses sistemas em uma gama mais ampla de veículos, incluindo modelos de médio porte. 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 no mercado hoje são principalmente de 905 nm e 1550 nm/1535 nm, mas em termos de custo, o de 905 nm tem vantagem.
· LiDAR de 905 nm: Geralmente, os sistemas LiDAR de 905 nm são mais baratos devido à ampla disponibilidade de componentes e aos processos de fabricação avançados associados a esse comprimento de onda. Essa vantagem de custo torna o LiDAR de 905 nm atraente para aplicações onde o alcance e a segurança ocular são menos críticos.
· LiDAR 1550/1535 nm: Os 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 alto para certas aplicações, especialmente em direção autônoma, onde a detecção de longo alcance e a segurança são primordiais.
[Link:Leia mais sobre a comparação entre LiDAR de 905 nm e 1550 nm/1535 nm]
4. Maior segurança e 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 aprimora recursos de segurança como prevenção de colisões, detecção de pedestres e controle de cruzeiro adaptativo, aproximando o setor da direção totalmente autônoma.
Perguntas frequentes
Em veículos, os sensores LIDAR emitem pulsos de luz que refletem nos objetos e retornam ao sensor. O tempo de retorno dos pulsos é usado para calcular a distância até os objetos. Essas informações ajudam a criar um mapa 3D detalhado dos arredores do veículo.
Um sistema LIDAR automotivo típico consiste em um laser para emitir pulsos de luz, um scanner e óptica 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 pode detectar objetos em movimento. Ao medir a mudança na posição dos objetos ao longo do tempo, o LIDAR pode calcular sua velocidade e trajetória.
O LIDAR é integrado aos sistemas de segurança do veículo para aprimorar recursos como controle de cruzeiro adaptativo, prevenção de colisões e detecção de pedestres, fornecendo medições de distância precisas e confiáveis, além de detecção de objetos.
Os desenvolvimentos contínuos na tecnologia automotiva LIDAR incluem a redução do tamanho e do custo dos sistemas LIDAR, o aumento de seu alcance e resolução e sua integração mais perfeita ao design e à funcionalidade dos veículos.
Um laser de fibra pulsada de 1,5 μm é um tipo de fonte de laser usada em sistemas LIDAR automotivos que emite luz com comprimento de onda de 1,5 micrômetro (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 porque oferece um bom equilíbrio entre segurança ocular e penetração atmosférica. Lasers nessa faixa de comprimento de onda são menos propensos a causar danos aos olhos humanos do que aqueles que emitem em comprimentos de onda mais curtos e podem ter um bom desempenho em diversas condições climáticas.
Embora os lasers de 1,5 μm tenham um desempenho melhor do que a luz visível em neblina e chuva, sua capacidade de penetrar obstáculos atmosféricos ainda é limitada. O desempenho em condições climáticas adversas é geralmente melhor do que os lasers de comprimento de onda mais curto, mas não tão eficaz quanto as opções de comprimento de onda mais longo.
Embora os lasers de fibra pulsada 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 são vistos como justificadores do investimento. O desempenho superior e os recursos de segurança aprimorados oferecidos pelos lasers de fibra pulsada de 1,5 μm os tornam um investimento valioso para sistemas LIDAR automotivos..