Histórico LiDAR automotivo
De 2015 a 2020, o país emitiu várias políticas relacionadas, com foco em 'veículos conectados inteligentes' 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 Automóvel, para esclarecer a posição estratégica e a direção de desenvolvimento futuro da condução autônoma.
Yole Development, uma empresa de consultoria mundial, publicou um relatório de pesquisa da indústria associado ao 'Lidar for Automotive and Industrial Applications', mencionou que o mercado lidar no campo automotivo pode atingir 5,7 bilhões de dólares americanos até 2026, espera-se que o composto anual A taxa de crescimento poderá expandir-se para mais de 21% nos próximos cinco anos.
O que é LiDAR automotivo?
LiDAR, abreviação de Light Detection and Ranging, é uma tecnologia revolucionária que transformou a indústria automotiva, especialmente no domínio 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 conhecidos pela sua precisão e capacidade de detectar objetos com alta precisão, tornando-os uma ferramenta indispensável para a condução autônoma.Ao contrário das câmeras que dependem de luz visível e podem ter dificuldades sob certas condições, como pouca luz ou luz solar direta, os sensores LiDAR fornecem dados confiáveis em diversas condições de iluminação e climáticas.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 no aumento da segurança ao dirigir e no avanço das tecnologias de direção autônoma.Sua tecnologia principal,Tempo de voo (ToF), funciona emitindo pulsos de laser e calculando o tempo que leva para esses pulsos 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:LiDAR é uma das principais tecnologias para alcançar níveis avançados de condução autônoma.Ele percebe com precisão o ambiente ao redor do veículo, incluindo outros veículos, pedestres, sinais de trânsito e condições da estrada, auxiliando assim os sistemas de direção autônoma na tomada de decisões rápidas e precisas.
Sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS):No domínio 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 para evitar obstáculos.
Navegação e posicionamento de veículos:Os mapas 3D de alta precisão gerados pelo LiDAR podem melhorar significativamente a precisão do posicionamento dos veículos, especialmente em ambientes urbanos onde os sinais 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 urbano na otimização do controle de sinal e na redução de congestionamentos.
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 automóvel defende que os veículos autónomos não devem diferir na aparência dos carros convencionais para manter o prazer de condução e uma aerodinâmica eficiente.Esta perspectiva impulsionou a tendência de miniaturização dos sistemas LiDAR.O ideal para o 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 rotativas mecânicas, uma mudança que se alinha com o afastamento gradual da indústria das atuais estruturas de laser em direção a soluções LiDAR de estado sólido.O LiDAR de estado sólido, sem peças móveis, oferece uma solução compacta, confiável e durável que se adapta bem aos requisitos estéticos e funcionais dos veículos modernos.
2. Soluções LiDAR incorporadas
À medida que as tecnologias de condução autônoma avançaram nos últimos anos, alguns fabricantes de LiDAR começaram a colaborar com fornecedores de peças automotivas para desenvolver soluções que integrem o LiDAR em peças do veículo, como faróis.Esta integração não serve apenas para ocultar os sistemas LiDAR, mantendo o apelo estético do veículo, mas também aproveita o posicionamento estratégico para otimizar o campo de visão e funcionalidade do LiDAR.Para veículos de passageiros, certas funções dos Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor (ADAS) exigem que o LiDAR se concentre em ângulos específicos, em vez de fornecer uma visão de 360°.No entanto, para níveis mais elevados de autonomia, como o Nível 4, as considerações de segurança necessitam de 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 destes sistemas numa gama mais ampla de veículos, incluindo modelos de gama média.Espera-se que esta democratização da tecnologia LiDAR acelere a adoção de recursos avançados de segurança e condução autônoma em todo o mercado automotivo.
Os LIDARs no mercado hoje são principalmente LIDARs de 905nm e 1550nm/1535nm, mas em termos de custo, 905nm tem a vantagem.
· LiDAR de 905nm: Geralmente, os sistemas LiDAR de 905 nm são mais baratos devido à ampla disponibilidade de componentes e aos processos de fabricação maduros 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 de 1550/1535nm: Os componentes para sistemas 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 na condução autónoma, onde a detecção de longo alcance e a segurança são fundamentais.
[Link:Leia mais sobre a comparação entre 905nm e 1550nm/1535nm LiDAR]
4. Maior segurança e ADAS aprimorados
A tecnologia LiDAR melhora significativamente o desempenho dos Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor (ADAS), fornecendo aos veículos capacidades precisas de mapeamento ambiental.Esta precisão melhora os recursos de segurança, como prevenção de colisões, detecção de pedestres e controle de cruzeiro adaptativo, aproximando a indústria de alcançar uma direção totalmente autônoma.
Perguntas frequentes
Nos veículos, os sensores LIDAR emitem pulsos de luz que refletem nos objetos e retornam ao sensor.O tempo que leva para os pulsos retornarem 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 de veículos 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 desenvolvimentos contínuos na tecnologia LIDAR automotiva incluem a redução do tamanho e do custo dos sistemas LIDAR, aumentando seu alcance e resolução e integrando-os de forma mais perfeita no design e na funcionalidade dos veículos.
Um laser de fibra pulsado de 1,5 μm é um tipo de fonte de laser usado em sistemas LIDAR automotivos que emite luz em 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 usado porque oferece um bom equilíbrio entre segurança ocular e penetração atmosférica.Os lasers nesta faixa de comprimento de onda têm menos probabilidade de causar danos aos olhos humanos do que aqueles que emitem em comprimentos de onda mais curtos e podem funcionar bem em diversas condições climáticas.
Embora os lasers de 1,5 μm tenham um desempenho melhor do que a luz visível no nevoeiro e na chuva, a sua capacidade de penetrar obstáculos atmosféricos ainda é limitada.O desempenho em condições climáticas adversas é geralmente melhor do que lasers de comprimento de onda mais curto, mas não tão eficaz quanto 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 justificando o investimento. O desempenho superior e os recursos de segurança aprimorados fornecidos pelos lasers de fibra pulsados de 1,5 μm os tornam um investimento valioso para sistemas LIDAR automotivos.