Bối cảnh LiDAR trong ngành ô tô
Từ năm 2015 đến năm 2020, quốc gia này đã ban hành một số chính sách liên quan, tập trung vào 'xe thông minh kết nối' Và 'xe tự hànhĐầu năm 2020, quốc gia đã ban hành hai kế hoạch: Chiến lược đổi mới và phát triển xe thông minh và Phân loại tự động hóa lái xe ô tô, nhằm làm rõ vị trí chiến lược và hướng phát triển tương lai của lái xe tự động.
Yole Development, một công ty tư vấn toàn cầu, đã công bố một báo cáo nghiên cứu ngành liên quan đến "Công nghệ Lidar cho ứng dụng ô tô và công nghiệp", trong đó đề cập rằng thị trường lidar trong lĩnh vực ô tô có thể đạt 5,7 tỷ đô la Mỹ vào năm 2026, và dự kiến tốc độ tăng trưởng kép hàng năm có thể mở rộng lên hơn 21% trong năm năm tới.
Công nghệ LiDAR trong ô tô là gì?
LiDAR, viết tắt của Light Detection and Ranging (Phát hiện và đo khoảng cách bằng ánh sáng), là một công nghệ mang tính cách mạng đã làm thay đổi ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là trong lĩnh vực xe tự lái. Nó hoạt động bằng cách phát ra các xung ánh sáng—thường là từ tia laser—hướng về mục tiêu và đo thời gian ánh sáng phản xạ trở lại cảm biến. Dữ liệu này sau đó được sử dụng để tạo ra bản đồ ba chiều chi tiết về môi trường xung quanh xe.
Hệ thống LiDAR nổi tiếng về độ chính xác và khả năng phát hiện vật thể với độ chính xác cao, khiến chúng trở thành công cụ không thể thiếu cho xe tự lái. Không giống như camera dựa vào ánh sáng nhìn thấy và có thể gặp khó khăn trong một số điều kiện nhất định như ánh sáng yếu hoặc ánh nắng trực tiếp, cảm biến LiDAR cung cấp dữ liệu đáng tin cậy trong nhiều điều kiện ánh sáng và thời tiết khác nhau. Hơn nữa, khả năng đo khoảng cách chính xác của LiDAR cho phép phát hiện vật thể, kích thước và thậm chí cả tốc độ của chúng, điều này rất quan trọng để điều hướng trong các tình huống lái xe phức tạp.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của LiDAR
Ứng dụng LiDAR trong tự động hóa:
Công nghệ LiDAR (Light Detection and Ranging) trong ngành công nghiệp ô tô chủ yếu tập trung vào việc nâng cao an toàn lái xe và thúc đẩy công nghệ lái xe tự động. Công nghệ cốt lõi của nó là...Thời gian bay (ToF)Phương pháp này hoạt động bằng cách phát ra các xung laser và tính toán thời gian cần thiết để các xung này phản xạ trở lại từ các vật cản. Phương pháp này tạo ra dữ liệu "đám mây điểm" có độ chính xác cao, có thể tạo ra bản đồ ba chiều chi tiết về môi trường xung quanh xe với độ chính xác ở mức centimet, mang lại khả năng nhận diện không gian cực kỳ chính xác cho ô tô.
Việc ứng dụng công nghệ LiDAR trong ngành ô tô chủ yếu tập trung vào các lĩnh vực sau:
Hệ thống lái xe tự động:LiDAR là một trong những công nghệ then chốt để đạt được trình độ lái xe tự động tiên tiến. Nó nhận biết chính xác môi trường xung quanh xe, bao gồm các phương tiện khác, người đi bộ, biển báo giao thông và điều kiện đường xá, từ đó hỗ trợ hệ thống lái xe tự động đưa ra các quyết định nhanh chóng và chính xác.
Hệ thống hỗ trợ lái xe nâng cao (ADAS):Trong lĩnh vực hỗ trợ người lái, LiDAR được sử dụng để cải thiện các tính năng an toàn của xe, bao gồm kiểm soát hành trình thích ứng, phanh khẩn cấp, phát hiện người đi bộ và chức năng tránh chướng ngại vật.
Điều hướng và định vị phương tiện:Các bản đồ 3D có độ chính xác cao được tạo ra bởi LiDAR có thể nâng cao đáng kể độ chính xác định vị của xe, đặc biệt là trong môi trường đô thị nơi tín hiệu GPS bị hạn chế.
Giám sát và quản lý giao thông:Công nghệ LiDAR có thể được sử dụng để giám sát và phân tích lưu lượng giao thông, hỗ trợ hệ thống giao thông đô thị tối ưu hóa việc điều khiển tín hiệu và giảm ùn tắc.
Ứng dụng trong viễn thám, đo khoảng cách, tự động hóa và DTS, v.v.
Cần tư vấn miễn phí?
Xu hướng ứng dụng LiDAR trong ô tô
1. Thu nhỏ LiDAR
Quan điểm truyền thống của ngành công nghiệp ô tô cho rằng xe tự lái không nên khác biệt về ngoại hình so với xe thông thường để duy trì sự thoải mái khi lái xe và hiệu quả khí động học. Quan điểm này đã thúc đẩy xu hướng thu nhỏ hệ thống LiDAR. Lý tưởng trong tương lai là LiDAR phải đủ nhỏ để tích hợp liền mạch vào thân xe. Điều này có nghĩa là giảm thiểu hoặc thậm chí loại bỏ các bộ phận quay cơ khí, một sự thay đổi phù hợp với xu hướng dần chuyển dịch của ngành công nghiệp từ cấu trúc laser hiện tại sang các giải pháp LiDAR trạng thái rắn. LiDAR trạng thái rắn, không có bộ phận chuyển động, cung cấp một giải pháp nhỏ gọn, đáng tin cậy và bền bỉ, đáp ứng tốt các yêu cầu về thẩm mỹ và chức năng của các phương tiện hiện đại.
2. Giải pháp LiDAR nhúng
Khi công nghệ lái xe tự động phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây, một số nhà sản xuất LiDAR đã bắt đầu hợp tác với các nhà cung cấp phụ tùng ô tô để phát triển các giải pháp tích hợp LiDAR vào các bộ phận của xe, chẳng hạn như đèn pha. Việc tích hợp này không chỉ giúp che giấu hệ thống LiDAR, duy trì tính thẩm mỹ của xe, mà còn tận dụng vị trí chiến lược để tối ưu hóa tầm nhìn và chức năng của LiDAR. Đối với xe chở khách, một số chức năng của Hệ thống Hỗ trợ Lái xe Nâng cao (ADAS) yêu cầu LiDAR tập trung vào các góc cụ thể thay vì cung cấp tầm nhìn 360°. Tuy nhiên, đối với các cấp độ tự chủ cao hơn, chẳng hạn như Cấp độ 4, các yếu tố an toàn đòi hỏi tầm nhìn ngang 360°. Điều này dự kiến sẽ dẫn đến cấu hình đa điểm đảm bảo phạm vi phủ sóng toàn diện xung quanh xe.
3.Giảm chi phí
Khi công nghệ LiDAR ngày càng hoàn thiện và được sản xuất quy mô lớn, chi phí giảm xuống, giúp việc tích hợp các hệ thống này vào nhiều loại xe hơn trở nên khả thi, bao gồm cả các mẫu xe tầm trung. Sự phổ biến rộng rãi của công nghệ LiDAR này được kỳ vọng sẽ thúc đẩy việc áp dụng các tính năng an toàn tiên tiến và lái xe tự động trên thị trường ô tô.
Các thiết bị LIDAR hiện có trên thị trường chủ yếu là loại 905nm và 1550nm/1535nm, nhưng xét về chi phí, loại 905nm có lợi thế hơn.
• LiDAR 905nmNhìn chung, hệ thống LiDAR 905nm có giá thành thấp hơn do các linh kiện có sẵn rộng rãi và quy trình sản xuất đã hoàn thiện liên quan đến bước sóng này. Lợi thế về chi phí này làm cho LiDAR 905nm trở nên hấp dẫn đối với các ứng dụng mà phạm vi hoạt động và sự an toàn cho mắt không phải là yếu tố quá quan trọng.
• LiDAR 1550/1535nmCác linh kiện cho hệ thống 1550/1535nm, chẳng hạn như laser và bộ dò, thường đắt hơn, một phần vì công nghệ này chưa phổ biến rộng rãi và các linh kiện phức tạp hơn. Tuy nhiên, lợi ích về mặt an toàn và hiệu suất có thể biện minh cho chi phí cao hơn đối với một số ứng dụng nhất định, đặc biệt là trong lái xe tự hành, nơi khả năng phát hiện tầm xa và an toàn là tối quan trọng.
[Liên kết:Tìm hiểu thêm về sự so sánh giữa LiDAR 905nm và 1550nm/1535nm.]
4. Tăng cường an toàn và hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS) được cải tiến.
Công nghệ LiDAR giúp tăng cường đáng kể hiệu suất của Hệ thống Hỗ trợ Lái xe Nâng cao (ADAS), cung cấp cho xe khả năng lập bản đồ môi trường chính xác. Độ chính xác này cải thiện các tính năng an toàn như tránh va chạm, phát hiện người đi bộ và điều khiển hành trình thích ứng, đưa ngành công nghiệp tiến gần hơn đến việc đạt được khả năng lái xe tự động hoàn toàn.
Câu hỏi thường gặp
Trong xe hơi, cảm biến LIDAR phát ra các xung ánh sáng phản xạ từ các vật thể và quay trở lại cảm biến. Thời gian các xung ánh sáng quay trở lại được sử dụng để tính toán khoảng cách đến các vật thể. Thông tin này giúp tạo ra bản đồ 3D chi tiết về môi trường xung quanh xe.
Một hệ thống LIDAR điển hình trong ô tô bao gồm một laser để phát ra các xung ánh sáng, một máy quét và hệ thống quang học để định hướng các xung, một bộ phận cảm biến quang để thu nhận ánh sáng phản xạ và một bộ xử lý để phân tích dữ liệu và tạo ra hình ảnh 3D của môi trường.
Đúng vậy, LIDAR có thể phát hiện các vật thể chuyển động. Bằng cách đo sự thay đổi vị trí của vật thể theo thời gian, LIDAR có thể tính toán tốc độ và quỹ đạo của chúng.
Công nghệ LIDAR được tích hợp vào các hệ thống an toàn xe hơi để tăng cường các tính năng như điều khiển hành trình thích ứng, tránh va chạm và phát hiện người đi bộ bằng cách cung cấp các phép đo khoảng cách và phát hiện vật thể chính xác và đáng tin cậy.
Những tiến bộ không ngừng trong công nghệ LIDAR dành cho ô tô bao gồm việc giảm kích thước và chi phí của hệ thống LIDAR, tăng phạm vi và độ phân giải, cũng như tích hợp chúng một cách liền mạch hơn vào thiết kế và chức năng của xe.
[liên kết:Các thông số chính của laser LIDAR]
Laser sợi quang xung 1,5 μm là một loại nguồn laser được sử dụng trong các hệ thống LIDAR ô tô, phát ra ánh sáng có bước sóng 1,5 micromet (μm). Nó tạo ra các xung ánh sáng hồng ngoại ngắn được sử dụng để đo khoảng cách bằng cách phản xạ từ các vật thể và quay trở lại cảm biến LIDAR.
Bước sóng 1,5μm được sử dụng vì nó mang lại sự cân bằng tốt giữa an toàn cho mắt và khả năng xuyên thấu khí quyển. Laser trong phạm vi bước sóng này ít có khả năng gây hại cho mắt người hơn so với laser phát ra ở bước sóng ngắn hơn và có thể hoạt động tốt trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau.
Mặc dù laser 1,5μm hoạt động tốt hơn ánh sáng nhìn thấy trong điều kiện sương mù và mưa, khả năng xuyên qua các vật cản trong khí quyển của chúng vẫn còn hạn chế. Hiệu suất trong điều kiện thời tiết bất lợi nhìn chung tốt hơn so với laser có bước sóng ngắn hơn nhưng không hiệu quả bằng các loại laser có bước sóng dài hơn.
Mặc dù laser sợi quang xung 1,5μm ban đầu có thể làm tăng chi phí của hệ thống LIDAR do công nghệ phức tạp của chúng, nhưng những tiến bộ trong sản xuất và lợi thế kinh tế theo quy mô dự kiến sẽ làm giảm chi phí theo thời gian. Lợi ích của chúng về hiệu suất và độ an toàn được xem là xứng đáng với khoản đầu tư. Hiệu suất vượt trội và các tính năng an toàn được nâng cao do laser sợi quang xung 1,5μm cung cấp khiến chúng trở thành một khoản đầu tư đáng giá cho hệ thống LIDAR ô tô..