Bối cảnh LiDAR ô tô
Từ năm 2015 đến năm 2020, đất nước đã ban hành một số chính sách liên quan, tập trung vào 'xe thông minh kết nối' Và 'xe tự hành'. Đầu năm 2020, Quốc gia đã ban hành hai kế hoạch: Chiến lược phát triển và đổi mới 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 xe tự hành.
Yole Development, một công ty tư vấn toàn cầu, đã công bố một báo cáo nghiên cứu ngành liên quan đến '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, dự kiến tốc độ tăng trưởng kép hàng năm có thể tăng lên hơn 21% trong năm năm tới.
LiDAR ô tô là gì?
LiDAR, viết tắt của Light Detection and Ranging, là một công nghệ mang tính cách mạng đã biến đổi ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là trong lĩnh vực xe tự hành. Công nghệ này hoạt động bằng cách phát ra các xung ánh sáng—thường là từ tia laser—hướng tới 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 các 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 việc lái xe tự động. Không giống như camera dựa vào ánh sáng khả kiến và có thể gặp khó khăn trong một số điều kiện nhất định như ánh sáng yếu hoặc ánh sáng mặt trời 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 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 (Phát hiện và đo khoảng cách bằng ánh sáng) trong ngành công nghiệp ô tô chủ yếu tập trung vào việc nâng cao tính an toàn khi lái xe và thúc đẩy các công nghệ lái xe tự động. Công nghệ cốt lõi của nó,Thời gian bay (ToF), hoạt động bằng cách phát ra các xung laser và tính toán thời gian cần thiết để các xung này được phản xạ trở lại từ các chướng ngại vật. Phương pháp này tạo ra dữ liệu "đám mây điểm" có độ chính xác cao, có thể tạo ra các bản đồ ba chiều chi tiết về môi trường xung quanh xe với độ chính xác đến từng centimet, mang lại khả năng nhận dạng không gian cực kỳ chính xác cho ô tô.
Ứng dụng công nghệ LiDAR trong lĩnh vực 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 mức 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 đường bộ và tình trạng đường sá, do đó hỗ trợ hệ thống lái xe tự động đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác.
Hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (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.
Định vị và dẫn đường xe:Bản đồ 3D có độ chính xác cao do LiDAR tạo ra có thể cải thiện đáng kể độ chính xác định vị xe, đặc biệt là ở môi trường đô thị nơi tín hiệu GPS bị hạn chế.
Giám sát và quản lý giao thông:LiDAR có thể được sử dụng để giám sát và phân tích lưu lượng giao thông, hỗ trợ hệ thống giao thông thành phố tối ưu hóa việc kiểm soát tín hiệu và giảm tắc nghẽn.
Dùng cho cảm biến từ xa, đo khoảng cách, tự động hóa và DTS, v.v.
Bạn cần tư vấn miễn phí?
Xu hướng về LiDAR ô tô
1. Thu nhỏ LiDAR
Quan điểm truyền thống của ngành công nghiệp ô tô cho rằng xe tự hành không nên khác biệt về ngoại hình so với xe thông thường để duy trì cảm giác lái thú vị và khí động học hiệu quả. Quan điểm này đã thúc đẩy xu hướng thu nhỏ các 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 học, một sự thay đổi phù hợp với xu hướng chuyển dịch dần dần của ngành công nghiệp từ các 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, phù hợp với các yêu cầu về mặt thẩm mỹ và chức năng của các loại xe hiện đại.
2. Giải pháp LiDAR nhúng
Khi công nghệ lái xe tự động đã phát triển 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. Sự tích hợp này không chỉ giúp che giấu các hệ thống LiDAR, duy trì tính thẩm mỹ của xe mà còn tận dụng vị trí chiến lược để tối ưu hóa trường nhìn và chức năng của LiDAR. Đối với xe chở khách, một số chức năng của Hệ thống hỗ trợ người lái tiên tiến (ADAS) yêu cầu LiDAR tập trung vào các góc cụ thể thay vì cung cấp chế độ xem 360°. Tuy nhiên, đối với các cấp độ tự động cao hơn, chẳng hạn như Cấp độ 4, các cân nhắc về an toàn đòi hỏi phải có trường nhìn ngang 360°. Điều này dự kiến sẽ dẫn đến các cấu hình đa điểm đảm bảo phạm vi phủ sóng toàn bộ xung quanh xe.
3.Giảm chi phí
Khi công nghệ LiDAR phát triển và mở rộng quy mô sản xuất, chi phí đang giảm, 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. Việc dân chủ hóa công nghệ LiDAR này dự kiến sẽ đẩy nhanh việc áp dụng các tính năng lái xe tự động và an toàn tiên tiến trên toàn thị trường ô tô.
Các LIDAR trên thị trường hiện nay chủ yếu là LIDAR 905nm và 1550nm/1535nm, nhưng xét về chi phí, LIDAR 905nm có lợi thế hơn.
· LiDAR 905nm: Nhìn chung, hệ thống LiDAR 905nm ít tốn kém hơn do tính sẵn có rộng rãi của các thành phần và các quy trình sản xuất hoàn thiện liên quan đến bước sóng này. Ưu điểm về chi phí này khiến LiDAR 905nm trở nên hấp dẫn đối với các ứng dụng mà phạm vi và sự an toàn của mắt ít quan trọng hơn.
· LiDAR 1550/1535nm: Các thành phần cho hệ thống 1550/1535nm, chẳng hạn như laser và máy dò, có xu hướng đắt hơn, một phần vì công nghệ này ít phổ biến hơn và các thành phần 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 động, nơi phát hiện tầm xa và an toàn là tối quan trọng.
[Liên kết:Đọc thêm về sự so sánh giữa LiDAR 905nm và 1550nm/1535nm]
4. Tăng cường an toàn và ADAS nâng cao
Công nghệ LiDAR cải thiện đáng kể hiệu suất của Hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (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 kiểm soát hành trình thích ứng, đưa ngành công nghiệp tiến gần hơn đến việc đạt được khả năng lái xe hoàn toàn tự động.
Câu hỏi thường gặp
Trong xe cộ, 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 phản xạ 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 ô tô thông thường bao gồm một tia laser phát ra các xung ánh sáng, một máy quét và quang học để điều hướng các xung, một bộ tách sóng quang để thu ánh sáng phản xạ và một bộ xử lý để phân tích dữ liệu và tạo ra hình ảnh 3D của môi trường.
Có, LIDAR có thể phát hiện các vật thể chuyển động. Bằng cách đo sự thay đổi vị trí của các vật thể theo thời gian, LIDAR có thể tính toán tốc độ và quỹ đạo của chúng.
LIDAR được tích hợp vào hệ thống an toàn của xe để tăng cường các tính năng như kiểm soát 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 phát triển liên tục trong công nghệ LIDAR ô tô bao gồm giảm kích thước và chi phí của hệ thống LIDAR, tăng phạm vi và độ phân giải, đồng thời 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 1,5μm là loại nguồn laser được sử dụng trong hệ thống LIDAR ô tô phát ra ánh sáng ở 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 khỏi các vật thể và quay trở lại cảm biến LIDAR.
Bước sóng 1,5μm được sử dụng vì nó cân bằng tốt giữa sự an toàn cho mắt và khả năng xuyên qua 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.
Trong khi laser 1,5μm hoạt động tốt hơn ánh sáng khả kiến trong sương mù và mưa, khả năng xuyên qua các chướng ngại vật trong khí quyển của chúng vẫn còn hạn chế. Hiệu suất trong điều kiện thời tiết bất lợi thường tốt hơn laser có bước sóng ngắn hơn nhưng không hiệu quả bằng các tùy chọn 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 tinh vi của chúng, nhưng những tiến bộ trong sản xuất và quy mô kinh tế dự kiến sẽ giảm chi phí theo thời gian. Lợi ích của chúng về mặt hiệu suất và an toàn được coi là biện minh cho khoản đầu tư. Hiệu suất vượt trội và các tính năng an toàn nâng cao do laser sợi quang xung 1,5μm cung cấp khiến chúng trở thành khoản đầu tư đáng giá cho hệ thống LIDAR ô tô.