Technologie LiDAR v automobilech: Revoluce v dopravě a bezpečnosti

LiDAR (Light Detection and Ranging) je revoluční technologie, která hraje klíčovou roli ve vývoji moderních automobilů, zejména autonomních vozidel. Tato technologie je metodou snímání, která používá laserové světlo k měření vzdáleností, tvorbě vysoce rozlišených 3D map a detekci objektů kolem automobilu. Tento článek vysvětluje, co je LiDAR, jak funguje a jakou roli hraje v automobilovém průmyslu.

Technologie LiDAR v automobilech: Revoluce v dopravě a bezpečnosti
LiDAR v automobilech zvyšuje bezpečnost a navigaci poskytováním přesných, v reálném čase 3D map okolí, což umožňuje přesnou detekci překážek a prevenci kolizí.

Co je LiDAR a jak funguje?

LiDAR je technologie používaná v automobilech k vytváření vysoce rozlišených 3D map okolí vozidla.

LiDAR používá laserové pulzy k určování vzdáleností měřením času, který potřebuje světelný signál k tomu, aby se dostal k objektu a vrátil se zpět. Tento systém se skládá ze tří hlavních komponentů:

  • Laserový emitter: Vysílá laserové paprsky do okolí.
  • Recepční senzor: Detekuje vracející se světelný signál.
  • Zpracovatelská jednotka: Interpretuje data a vytváří 3D mapu.

Základní rovnice používaná je:

Vzdálenost = (Rychlost světla x Čas cestování)/2

LiDAR funguje na vlnových délkách v blízkém infračerveném spektru (850 nm až 1550 nm). Většina automobilových systémů používá 905 nm pro kostní efektivitu, ale vysokovýkonné systémy mohou používat 1550 nm pro dosažení lepšího dosahu a bezpečnosti pro lidské oči.

LiDAR

Aplikace LiDARu v automobilech

1. Autonomní řízení

LiDAR je základní stavební kámen technologie autonomního řízení. LiDAR umožňuje vozidlům „vidět“ své okolí v reálném čase, detekovat překážky, hranice silnice a další vozidla. Například:

  • Autonomní vozidla Waymo se silně spoléhají na LiDAR pro 360stupňové vnímání.
  • Na druhou stranu Tesla volí systémy založené na vidění, které nemají LiDAR.

2. Pokročilé asistenční systémy řidiče (ADAS)

I v neúplně autonomních vozidlech LiDAR zlepšuje funkce jako:

  • Adaptivní tempomat: Udržování bezpečných vzdáleností.
  • Nouzové brzdění: Detekce chodců a vozidel ve slepých výhledech.
  • Asistence při udržování jízdního pruhu: Vytváření přesných modelů jízdních pruhů.

3. Mapování a lokalizace

LiDAR vytváří podrobné 3D mapy používané pro navigaci. Tyto mapy pomáhají autonomním automobilům lokalizovat se s přesností na centimetry, zejména v složitých prostředích, jako jsou městské oblasti.

Srovnání s jinými senzorickými technologiemi

LiDAR vyniká v prostorovém povědomí a rozlišení, ale má omezení co do nákladů a citlivosti na počasí.

Aktuální LiDAR systémy v automobilech

1. Mechanický LiDAR

Tradiční LiDAR systémy používají otáčecí zrcadla pro zajištění 360stupňového pokrytí. Příklady zahrnují:

  • Velodyne HDL-64E: Široce používaný v raných prototypech autonomních vozidel.
  • Náklady: Více než 70 000 dolarů na systém (nyní klesající).

2. Pevný LiDAR

Novější modely LiDAR eliminují pohyblivé části pro zvýšení odolnosti a snížení nákladů. Příklady:

  • InnovizOne: Kompaktní a nákladově efektivní, používaný BMW.
  • Náklady: Přibližně 1 000 dolarů (očekává se hromadná výroba, která cenu dále sníží).

3. Frekvenčně modulovaný kontinuální vlnový (FMCW) LiDAR

Tato nová technologie nabízí výhody v detekci na dlouhé vzdálenosti a imunitu vůči slunečnímu rušení. Příklad: Aeva FMCW LiDAR.

Výzvy integrace LiDARu do automobilů

1. Náklady:

LiDAR systémy jsou drahé, ačkoli ceny klesají v důsledku technologického pokroku a hromadné výroby.

2. Vliv počasí:

Déšť, mlha a sníh rozptylují laserové signály, což snižuje přesnost. Společnosti pracují na algoritmech, které tento vliv zmírňují.

3. Spotřeba energie:

Vysoce rozlišené LiDAR senzory vyžadují značnou zpracovatelskou kapacitu.

4. Velikost a integrace:

Objemné tvary raných LiDAR systémů nejsou vhodné pro elegantní automobilové designy. Pevný LiDAR tuto výzvu řeší.

Příklady z reálného světa

1. Waymo:

Projekt autonomního řízení od Google používá vlastní LiDAR senzory, které si nárokují nadřazené vnímání na vzdálenost 300 metrů.

2. Audi A8:

Audi A8 2019 byl prvním sériovým automobilem, který zahrnoval LiDAR (Valeo Scala) pro úroveň 3 autonomie, schopný automatizovaného řízení na dálnicích.

3. Partnerství Luminar s Volvem:

Volvo EX90 používá LiDAR od Luminaru pro pokročilou bezpečnost, detekující objekty až do vzdálenosti 250 m.

Budoucí trendy v technologii LiDAR

1. Snížení nákladů:

Hromadná výroba a pokroky, jako je integrace na úrovni čipů, by měly snížit náklady na LiDAR pod 500 dolarů na systém do roku 2030.

2. Miniaturizace:

LiDAR senzory se stávají menšími a diskrétnějšími, což umožňuje bezproblémovou integraci do designu automobilů.

3. Vylepšený dosah a rozlišení:

Další generace LiDARu si klade za cíl detekovat objekty na více než 400 m s vyššími detaily.

4. Hybridní systémy:

Kombinace LiDARu s kamery a radarem pravděpodobně zůstane zlatým standardem pro autonomní vozidla.

LiDAR je klíčovou technologií, která formuje budoucnost mobility. LiDAR nabízí bezprecedentní přesnost v mapování a vnímání, což ho činí nezbytným pro autonomní vozidla a pokročilé bezpečnostní funkce. I když přetrvávají výzvy, kontinuální inovace a spolupráce mezi výrobci automobilů a výrobci LiDARu slibují budoucnost, v níž se LiDAR stane standardní funkcí v automobilech, což povede k bezpečnější a efektivnější dopravě.

Nejnovější články

spot_img

Související články