ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ LiDAR ในรถยนต์
ระหว่างปี 2015 ถึง 2020 ประเทศได้ออกนโยบายที่เกี่ยวข้องหลายฉบับ โดยมุ่งเน้นไปที่ 'ยานพาหนะอัจฉริยะที่เชื่อมต่อกัน' และ 'ยานพาหนะอัตโนมัติ'ในช่วงต้นปี 2020 ประเทศได้ออกแผนสองฉบับ ได้แก่ ยุทธศาสตร์การพัฒนานวัตกรรมยานยนต์อัจฉริยะ และการจำแนกประเภทการขับขี่อัตโนมัติของรถยนต์ เพื่อชี้แจงตำแหน่งเชิงกลยุทธ์และทิศทางการพัฒนาในอนาคตของการขับขี่อัตโนมัติ'
บริษัท Yole Development ซึ่งเป็นบริษัทที่ปรึกษาชั้นนำระดับโลก ได้เผยแพร่รายงานการวิจัยอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับ 'Lidar สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์และอุตสาหกรรมทั่วไป' โดยระบุว่า ตลาด Lidar ในอุตสาหกรรมยานยนต์อาจมีมูลค่าถึง 5.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2026 และคาดว่าอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีอาจขยายตัวมากกว่า 21% ในอีกห้าปีข้างหน้า
Automotive LiDAR คืออะไร?
LiDAR หรือ Light Detection and Ranging คือเทคโนโลยีปฏิวัติวงการยานยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านรถยนต์ไร้คนขับ หลักการทำงานคือการปล่อยลำแสง—โดยปกติจะใช้เลเซอร์—ไปยังเป้าหมาย และวัดเวลาที่แสงสะท้อนกลับมายังเซ็นเซอร์ จากนั้นข้อมูลนี้จะถูกนำมาใช้สร้างแผนที่สามมิติโดยละเอียดของสภาพแวดล้อมรอบๆ รถ
ระบบ LiDAR มีชื่อเสียงในด้านความแม่นยำและความสามารถในการตรวจจับวัตถุได้อย่างถูกต้องแม่นยำสูง ทำให้เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับการขับขี่อัตโนมัติ แตกต่างจากกล้องที่อาศัยแสงที่มองเห็นได้และอาจทำงานได้ไม่ดีในบางสภาวะ เช่น แสงน้อยหรือแสงแดดโดยตรง เซ็นเซอร์ LiDAR ให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้ในสภาพแสงและสภาพอากาศที่หลากหลาย ยิ่งไปกว่านั้น ความสามารถของ LiDAR ในการวัดระยะทางได้อย่างแม่นยำช่วยให้สามารถตรวจจับวัตถุ ขนาด และแม้กระทั่งความเร็วของวัตถุ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการนำทางในสถานการณ์การขับขี่ที่ซับซ้อน
แผนผังแสดงหลักการทำงานของ LiDAR
การประยุกต์ใช้ LiDAR ในระบบอัตโนมัติ:
เทคโนโลยี LiDAR (Light Detection and Ranging) ในอุตสาหกรรมยานยนต์มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความปลอดภัยในการขับขี่และพัฒนาเทคโนโลยีการขับขี่อัตโนมัติเป็นหลัก เทคโนโลยีหลักของมันคือ...เวลาในการเดินทาง (Time of Flight หรือ ToF)วิธีการนี้ทำงานโดยการปล่อยพัลส์เลเซอร์และคำนวณเวลาที่พัลส์เหล่านั้นสะท้อนกลับจากสิ่งกีดขวาง วิธีนี้สร้างข้อมูล "จุดเมฆ" ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งสามารถสร้างแผนที่สามมิติโดยละเอียดของสภาพแวดล้อมรอบๆ ยานพาหนะด้วยความแม่นยำระดับเซนติเมตร ทำให้รถยนต์มีความสามารถในการจดจำตำแหน่งในพื้นที่ได้อย่างแม่นยำเป็นพิเศษ
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี LiDAR ในอุตสาหกรรมยานยนต์นั้นส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในพื้นที่ต่อไปนี้:
ระบบขับขี่อัตโนมัติ:LiDAR เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการพัฒนาระบบขับขี่อัตโนมัติขั้นสูง เทคโนโลยีนี้สามารถรับรู้สภาพแวดล้อมรอบตัวรถได้อย่างแม่นยำ รวมถึงรถคันอื่น คนเดินเท้า ป้ายจราจร และสภาพถนน จึงช่วยให้ระบบขับขี่อัตโนมัติสามารถตัดสินใจได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
ระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS):ในด้านระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ เทคโนโลยี LiDAR ถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติด้านความปลอดภัยของยานยนต์ รวมถึงระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบปรับได้ ระบบเบรกฉุกเฉิน การตรวจจับคนเดินถนน และฟังก์ชันการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง
ระบบนำทางและระบุตำแหน่งยานพาหนะ:แผนที่ 3 มิติความแม่นยำสูงที่สร้างโดย LiDAR สามารถเพิ่มความแม่นยำในการระบุตำแหน่งของยานพาหนะได้อย่างมาก โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมในเมืองที่สัญญาณ GPS มีจำกัด
การตรวจสอบและจัดการจราจร:เทคโนโลยี LiDAR สามารถนำมาใช้ในการตรวจสอบและวิเคราะห์การจราจร ช่วยให้ระบบจราจรในเมืองสามารถควบคุมสัญญาณไฟจราจรได้อย่างเหมาะสมและลดปัญหาการจราจรติดขัด
สำหรับงานด้านการสำรวจระยะไกล การวัดระยะทาง ระบบอัตโนมัติ และ DTS เป็นต้น
ต้องการปรึกษาฟรีไหม?
แนวโน้มการใช้งาน LiDAR ในรถยนต์
1. การย่อขนาด LiDAR
มุมมองดั้งเดิมของอุตสาหกรรมยานยนต์คือ รถยนต์ไร้คนขับไม่ควรมีรูปลักษณ์ที่แตกต่างจากรถยนต์ทั่วไป เพื่อรักษาความสนุกสนานในการขับขี่และประสิทธิภาพด้านอากาศพลศาสตร์ มุมมองนี้ได้ผลักดันแนวโน้มไปสู่การย่อขนาดระบบ LiDAR อุดมคติในอนาคตคือ LiDAR ควรมีขนาดเล็กพอที่จะผสานรวมเข้ากับตัวถังรถได้อย่างแนบเนียน ซึ่งหมายถึงการลดหรือกำจัดชิ้นส่วนหมุนเชิงกลให้เหลือน้อยที่สุด ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกับการค่อยๆ เปลี่ยนจากโครงสร้างเลเซอร์ในปัจจุบันไปสู่โซลูชัน LiDAR แบบโซลิดสเตท LiDAR แบบโซลิดสเตทซึ่งปราศจากชิ้นส่วนเคลื่อนที่ จึงเป็นโซลูชันที่กะทัดรัด เชื่อถือได้ และทนทาน ซึ่งเหมาะสมกับความต้องการด้านสุนทรียศาสตร์และฟังก์ชันการทำงานของยานยนต์สมัยใหม่
2. โซลูชัน LiDAR แบบฝังตัว
เนื่องจากเทคโนโลยีการขับขี่อัตโนมัติได้ก้าวหน้าไปมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิต LiDAR บางรายจึงเริ่มร่วมมือกับซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนยานยนต์เพื่อพัฒนาโซลูชันที่ผสานรวม LiDAR เข้ากับชิ้นส่วนต่างๆ ของรถยนต์ เช่น ไฟหน้า การผสานรวมนี้ไม่เพียงแต่ช่วยซ่อนระบบ LiDAR ทำให้รถยนต์ดูสวยงาม แต่ยังใช้ประโยชน์จากการวางตำแหน่งอย่างมีกลยุทธ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพมุมมองและฟังก์ชันการทำงานของ LiDAR อีกด้วย สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ฟังก์ชันบางอย่างของระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS) ต้องการให้ LiDAR โฟกัสไปที่มุมเฉพาะแทนที่จะให้มุมมอง 360° อย่างไรก็ตาม สำหรับระดับการขับขี่อัตโนมัติที่สูงขึ้น เช่น ระดับ 4 ข้อพิจารณาด้านความปลอดภัยกำหนดให้ต้องมีมุมมองแนวนอน 360° ซึ่งคาดว่าจะนำไปสู่การกำหนดค่าแบบหลายจุดเพื่อให้ครอบคลุมรอบตัวรถอย่างเต็มที่
3.การลดต้นทุน
เมื่อเทคโนโลยี LiDAR พัฒนาขึ้นและการผลิตขยายตัว ต้นทุนก็ลดลง ทำให้สามารถนำระบบเหล่านี้ไปใช้ในรถยนต์หลากหลายรุ่นมากขึ้น รวมถึงรถยนต์ระดับกลาง การแพร่หลายของเทคโนโลยี LiDAR นี้คาดว่าจะช่วยเร่งการนำคุณสมบัติความปลอดภัยขั้นสูงและระบบขับขี่อัตโนมัติมาใช้ในตลาดรถยนต์
ปัจจุบัน LIDAR ที่วางจำหน่ายส่วนใหญ่มีความยาวคลื่น 905 นาโนเมตร และ 1550 นาโนเมตร/1535 นาโนเมตร แต่ในแง่ของต้นทุนแล้ว LIDAR ความยาวคลื่น 905 นาโนเมตร มีข้อได้เปรียบมากกว่า
· ไลดาร์ 905 นาโนเมตรโดยทั่วไป ระบบ LiDAR 905 นาโนเมตรมีราคาถูกกว่า เนื่องจากชิ้นส่วนต่างๆ หาได้ง่าย และกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นนี้มีความพร้อมแล้ว ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนนี้ทำให้ LiDAR 905 นาโนเมตรเป็นที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานที่ระยะทางและความปลอดภัยต่อดวงตาไม่สำคัญมากนัก
· ไลดาร์ 1550/1535 นาโนเมตรชิ้นส่วนสำหรับระบบ 1550/1535 นาโนเมตร เช่น เลเซอร์และตัวตรวจจับ มักมีราคาแพงกว่า ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเทคโนโลยีนี้ยังไม่แพร่หลายมากนักและชิ้นส่วนมีความซับซ้อนกว่า อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ในแง่ของความปลอดภัยและประสิทธิภาพอาจคุ้มค่ากับราคาที่สูงขึ้นสำหรับบางแอปพลิเคชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบขับขี่อัตโนมัติที่การตรวจจับระยะไกลและความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง
[ลิงก์:]อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปรียบเทียบระหว่าง LiDAR 905nm และ 1550nm/1535nm]
4. เพิ่มความปลอดภัยและระบบช่วยเหลือการขับขี่ขั้นสูง (ADAS)
เทคโนโลยี LiDAR ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS) อย่างมาก โดยให้ความสามารถในการสร้างแผนที่สภาพแวดล้อมที่แม่นยำแก่ยานพาหนะ ความแม่นยำนี้ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติด้านความปลอดภัย เช่น การหลีกเลี่ยงการชน การตรวจจับคนเดินเท้า และระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบปรับได้ ซึ่งผลักดันอุตสาหกรรมให้เข้าใกล้การขับขี่อัตโนมัติอย่างเต็มรูปแบบมากขึ้น
คำถามที่พบบ่อย
ในรถยนต์ เซ็นเซอร์ LIDAR จะปล่อยคลื่นแสงออกมา ซึ่งจะสะท้อนจากวัตถุและกลับมายังเซ็นเซอร์ เวลาที่ใช้ในการสะท้อนกลับมาจะถูกนำมาใช้ในการคำนวณระยะห่างจากวัตถุ ข้อมูลนี้ช่วยสร้างแผนที่ 3 มิติโดยละเอียดของสภาพแวดล้อมรอบตัวรถ
ระบบ LIDAR สำหรับยานยนต์โดยทั่วไปประกอบด้วยเลเซอร์สำหรับปล่อยพัลส์แสง สแกนเนอร์และเลนส์สำหรับกำหนดทิศทางของพัลส์ ตัวตรวจจับแสงสำหรับจับแสงสะท้อน และหน่วยประมวลผลสำหรับวิเคราะห์ข้อมูลและสร้างภาพจำลอง 3 มิติของสภาพแวดล้อม
ใช่แล้ว LIDAR สามารถตรวจจับวัตถุที่เคลื่อนที่ได้ โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของวัตถุเมื่อเวลาผ่านไป LIDAR สามารถคำนวณความเร็วและวิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุได้
เทคโนโลยี LIDAR ถูกนำมาผสานรวมเข้ากับระบบความปลอดภัยของยานยนต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพให้กับฟีเจอร์ต่างๆ เช่น ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบปรับได้ ระบบป้องกันการชน และระบบตรวจจับคนเดินถนน โดยให้ข้อมูลการวัดระยะทางและการตรวจจับวัตถุที่แม่นยำและเชื่อถือได้
ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยี LIDAR สำหรับยานยนต์ ได้แก่ การลดขนาดและต้นทุนของระบบ LIDAR การเพิ่มระยะและความละเอียด และการบูรณาการเข้ากับการออกแบบและฟังก์ชันการทำงานของยานยนต์ได้อย่างราบรื่นยิ่งขึ้น
[ลิงก์:พารามิเตอร์สำคัญของเลเซอร์ LIDAR]
เลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลส์ 1.5 ไมโครเมตร เป็นแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้ในระบบ LIDAR สำหรับยานยนต์ โดยปล่อยแสงที่ความยาวคลื่น 1.5 ไมโครเมตร (μm) มันสร้างพัลส์แสงอินฟราเรดสั้นๆ ซึ่งใช้ในการวัดระยะทางโดยการสะท้อนจากวัตถุและกลับมายังเซ็นเซอร์ LIDAR
เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 1.5 ไมโครเมตรนั้นถูกนำมาใช้เนื่องจากให้ความสมดุลที่ดีระหว่างความปลอดภัยต่อดวงตาและการทะลุทะลวงในชั้นบรรยากาศ เลเซอร์ในช่วงความยาวคลื่นนี้มีโอกาสน้อยที่จะก่อให้เกิดอันตรายต่อดวงตาของมนุษย์มากกว่าเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า และสามารถทำงานได้ดีในสภาพอากาศต่างๆ
แม้ว่าเลเซอร์ความยาวคลื่น 1.5 ไมโครเมตรจะทำงานได้ดีกว่าแสงที่มองเห็นได้ในสภาพหมอกและฝน แต่ความสามารถในการทะลุทะลวงสิ่งกีดขวางในชั้นบรรยากาศก็ยังคงมีข้อจำกัด ประสิทธิภาพในสภาพอากาศเลวร้ายโดยทั่วไปจะดีกว่าเลเซอร์ความยาวคลื่นสั้นกว่า แต่ไม่ดีเท่าเลเซอร์ความยาวคลื่นยาวกว่า
แม้ว่าเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลส์ 1.5 ไมโครเมตรอาจทำให้ต้นทุนของระบบ LIDAR สูงขึ้นในระยะเริ่มต้นเนื่องจากเทคโนโลยีที่ซับซ้อน แต่คาดว่าความก้าวหน้าในการผลิตและการประหยัดจากขนาดจะช่วยลดต้นทุนลงได้ในระยะยาว ประโยชน์ในด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัยนั้นถือว่าคุ้มค่ากับการลงทุน ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและคุณสมบัติด้านความปลอดภัยที่ได้รับการปรับปรุงของเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลส์ 1.5 ไมโครเมตร ทำให้เป็นการลงทุนที่คุ้มค่าสำหรับระบบ LIDAR ในรถยนต์.