LiDAR staje się coraz ważniejszy w autonomicznej branży motoryzacyjnej. Technologia LiDAR staje się coraz bardziej konkurencyjna, a wyścig do produkcji przystępnego czujnika LiDAR nagrzewa się.

Aby bezpiecznie działać, pojazdy autonomiczne wymagają dużej ilości danych o dużym zasięgu i wysokiej dokładności dotyczących ich środowiska. Samochody muszą analizować miliony punktów na sekundę, aby zbudować model 3D swojego środowiska. Powszechnie akceptowaną metodą gromadzenia tych danych jest użycie czujnika LiDAR, który zawiera zespół laserów zamontowanych na samochodzie, często dach samochodu. Chociaż LiDAR może wykorzystywać bank laserowy do zbierania wymaganych informacji, czujnik tradycyjnie był zbyt drogi do użytku komercyjnego.

Wśród starć korporacji goliath nad technologią LiDAR, niektóre firmy próbują obniżyć cenę LiDAR dla wszystkich.

Niezwykle kosztowna implementacja LiDAR

Niektóre czujniki LiDAR są tak drogie, jak sam samochód. Na przykład czujniki o wysokiej wydajności używane przez samochody wczesnego samodzielnego kierowania Google miały około 70 000 USD. Te wygórowane ceny zachęcają innych producentów samochodów, takich jak Tesla, do wyboru innej drogi i wykorzystania kombinacji kamer, czujników ultradźwiękowych i radarów, a nie jednostek LiDAR.

Z drugiej strony, ostatnio przeprowadzono ogromną liczbę badań, aby obniżyć koszty czujników LiDAR, starając się nie narażać na szwank jego wydajności. Podczas gdy LiDAR generalnie składa się z wielu wysokiej jakości komponentów optycznych wewnątrz obracającej się obudowy, wiele firm próbuje zaprojektować półprzewodnikowe czujniki LiDAR, które konsolidują nieporęczne komponenty w jeden chip. W ten sposób mają nadzieję znacznie obniżyć koszty i utorować drogę do komercjalizacji dowolnej technologii związanej z LiDAR.

Jedną z tych firm jest Velodyne LiDAR Inc., obecnie światowy lider w branży LiDAR. Podczas gdy firma ma już wirtualny monopol na rynku LiDAR, Ford i chiński gigant poszukiwawczy, Baidu, wspólnie zainwestowali 150 milionów dolarów w firmę, aby uczynić niedrogą LiDAR rzeczywistością.

Velodyne’s Solid-State LiDAR

Velodyne ogłosił nowy tanio LiDAR, który może zrewolucjonizować wiele branż, takich jak autonomiczne pojazdy, wspólne przejazdy, mapy 3D i drony. Nowy czujnik, opracowany we współpracy z Efficient Power Conversion (EPC), ma mniej ruchomych części i oferuje bardziej niezawodną pracę niż konwencjonalne czujniki. Można go również łatwo zintegrować z większym systemem. Firma spodziewa się, że w przypadku masowej produkcji litewskie państwo LiDAR będzie miało mniej niż 50 USD.

Według Davida Halla, założyciela i dyrektora generalnego Velodyne LiDAR, nowy czujnik ma trzy główne zalety w stosunku do poprzednich projektów: jest mniejszy, tańszy i bardziej niezawodny.

Zminiaturyzowany czujnik to monolityczny układ scalony z azotkiem galu (GaN), który łączy wszystkie wymagane elementy w 4-milimetrowy układ kwadratowy.

Według dr. Alexa Lidow, CEO i współzałożyciela firmy EPC Corporation, technologia GaN może doprowadzić do wyższej rozdzielczości obrazu przy jednoczesnym zwiększeniu poziomu integracji, aw konsekwencji obniżeniu kosztów produktu.

Niestety, firma nadal nie chce udostępniać żadnych szczegółowych informacji na temat wydajności nowego czujnika.

Czy nieobrotowy LiDAR zastąpi konwencjonalny LiDAR?

Velodyne, który skurczył czujnik w układzie scalonym, jest w stanie znacznie obniżyć koszty produktu. Jednak, jak zauważa Anand Gopalan, wiceprezes ds. Badań i rozwoju w firmie Velodyne, istnieje kompromis między kosztem a polem widzenia. Na przykład, podczas gdy wysokowydajne czujniki LiDAR są tak drogie, jak 70 000 USD, Velodyne ma obecnie inne czujniki z mniejszym zasięgiem i węższym polem widzenia, które kosztują około kilku tysięcy dolarów.

Dodaje, że nowy czujnik uzupełnia istniejące. Istnieje wiele aplikacji i każda aplikacja musi spełniać określone wymagania. W przypadku autonomicznego zastosowania pojazdu obowiązkowe jest pole widzenia w zakresie 360 ​​stopni; Istnieją jednak zaawansowane aplikacje wspomagające kierowcę, które wymagają znacznie węższego pola widzenia. Velodyne opracowuje silnik, który może objąć oba te zastosowania. Aplikacja, która opiera się na polu widzenia o 360 stopni, uruchomi silnik i umieści go w wirującym rozwiązaniu; jednak mniej wymagająca aplikacja wykorzysta silnik w nieobrotowym rozwiązaniu.

Według Gopalana, produkty Velodyne’a próbują poślubić nadajnik i odbiornik, aby stosunek sygnału do szumu mógł zostać zwiększony. Co więcej, firma ma unikatowe podejście do wykrywania obiektów znajdujących się bardzo blisko czujnika lub bardzo daleko od niego.

The Megafactory Advantage

W styczniu 2017 roku firma Velodyne otworzyła oddział LiDAR Megafactory oraz zakład badawczo-rozwojowy w San Jose w Kalifornii, aby wyprzedzić rosnącą konkurencję. Nowa fabryka nie tylko zwiększy produkcję, ale również wystarczająco dużo, aby wykonać wystarczające wewnętrzne testy dalekiego zasięgu w nowej technologii LiDAR.

Produkcja istniejących czujników już trwa, a celem jest wyprodukowanie ponad miliona czujników w 2018 roku. Otwarcie tej fabryki jest krokiem w kierunku zmniejszenia dużych kosztów tradycyjnie związanych z technologią LiDAR.

Próby zaprojektowania taniego LiDAR

W poprzednim wpisie omawialiśmy niektóre firmy działające na rzecz bardziej przystępnej technologii LiDAR. Od tego czasu na arenę pojawili się inni gracze.

Innoluce w Holandii korzysta z systemu mikroelektromechanicznego lustra, aby uzyskać rozwiązanie za 100 USD, które oferuje lepszą rozdzielczość i zasięg.

Naukowcy z MIT wykorzystali fotonikę krzemową, aby skurczyć LiDAR na niewielki chip. Proces produkcji jest zgodny z CMOS i naukowcy uważają, że koszt produktu wyniesie tylko 10 USD. Obecnie zasięg czujnika wynosi zaledwie dwa metry, ale zespół badawczy twierdzi, że istnieje wyraźna ścieżka do osiągnięcia zasięgu 100 metrów.

Oprócz postępów dokonanych w projekcie LiDAR, niektóre firmy, takie jak Oryx, próbują znaleźć bardziej radykalne rozwiązanie.

Według Rani Wellingstein, współzałożycielki Oryx, radary zazwyczaj wykrywają obiekty na 150 lub 200 metrach, ale nie oferują wystarczającej rozdzielczości. Z drugiej strony, LiDAR zapewnia świetną rozdzielczość kosztem zakresu ograniczonego do ogólnie około 60 metrów, który nawet zmniejsza się do prawie 30 metrów w bezpośrednim świetle słonecznym. Oryx próbuje zaprojektować czujnik znacznie lepiej niż istniejące rozwiązania.

Oryx Technology

Technologia Oryx, izraelski start-up, ogłosiła niedawno nowy czujnik, który wykorzystuje dalekie promienie podczerwone do oświetlania drogi. Ponieważ ten laser terahercowy jest niewidoczny dla ludzkiego oka, w porównaniu z LiDAR, nowy czujnik może promieniować przy wyższych poziomach mocy. Poza tym, w przeciwieństwie do LiDAR i kamer, nowy czujnik nie jest zaślepiony przez mgłę lub bezpośrednie światło słoneczne. Wynika to z faktu, że nie mamy dużego promieniowania słonecznego na tych częstotliwościach, a krople wody tylko słabo pochłaniają te fale.

Co więcej, podobnie jak w przypadku radaru, czujnik Oryx traktuje odbity sygnał jako falę, a nie cząstkę. W ten sposób czujnik może uwzględnić efekt Dopplera i obliczyć prędkość obiektów wokół samochodu. Duża liczba mikroskopijnych nanoantenów rektyfikacyjnych służy do wykrywania odbitego sygnału. Według Davida Ben-Bassata, innego założyciela Oryxa, te nanoanteny powstały w wyniku sześcioletniego przedsięwzięcia.

Oryx nie ujawnił żadnych danych dotyczących wydajności w kategoriach pola widzenia czujnika; jednak, ponieważ firma stara się zmniejszyć liczbę ruchomych części, możemy oczekiwać, że czujnik nie będzie w stanie zaoferować 360-stopniowego pola widzenia.

Wellingstein twierdzi, że nowy czujnik ma milion razy większą czułość niż tradycyjne LiDAR.