พื้นหลัง LiDAR ยานยนต์
ตั้งแต่ปี 2015 ถึง 2020 ประเทศไทยได้ออกนโยบายที่เกี่ยวข้องหลายประการ โดยมุ่งเน้นที่ 'รถยนต์เชื่อมต่ออัจฉริยะ' และ 'รถยนต์ไร้คนขับ' เมื่อต้นปี 2020 ประเทศได้ออกแผนสองฉบับ ได้แก่ กลยุทธ์การพัฒนาและนวัตกรรมยานยนต์อัจฉริยะ และการจำแนกประเภทระบบอัตโนมัติในการขับขี่รถยนต์ เพื่อชี้แจงตำแหน่งเชิงกลยุทธ์และทิศทางการพัฒนาในอนาคตของการขับขี่อัตโนมัติ
Yole Development บริษัทที่ปรึกษาชั้นนำระดับโลก ได้เผยแพร่รายงานการวิจัยอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับ “Lidar สำหรับการใช้งานด้านยานยนต์และอุตสาหกรรม” โดยระบุว่าตลาด Lidar ในด้านยานยนต์สามารถเติบโตได้ถึง 5.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2569 และคาดการณ์ว่าอัตราการเติบโตต่อปีแบบทบต้นอาจขยายตัวเกิน 21% ในอีกห้าปีข้างหน้า
Automotive LiDAR คืออะไร?
LiDAR ซึ่งย่อมาจาก Light Detection and Ranging เป็นเทคโนโลยีปฏิวัติวงการที่เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยานยนต์ไร้คนขับ เทคโนโลยีนี้ทำงานโดยการปล่อยพัลส์แสง (โดยปกติจะเป็นแสงเลเซอร์) ไปยังเป้าหมาย และวัดระยะเวลาที่แสงจะสะท้อนกลับไปยังเซ็นเซอร์ จากนั้นจึงนำข้อมูลนี้มาใช้สร้างแผนที่สามมิติโดยละเอียดของสภาพแวดล้อมรอบๆ รถยนต์
ระบบ LiDAR ขึ้นชื่อในเรื่องความแม่นยำและความสามารถในการตรวจจับวัตถุด้วยความแม่นยำสูง ทำให้เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับการขับขี่อัตโนมัติ ต่างจากกล้องที่อาศัยแสงที่มองเห็นได้และอาจประสบปัญหาภายใต้เงื่อนไขบางอย่าง เช่น แสงน้อยหรือแสงแดดโดยตรง เซ็นเซอร์ LiDAR ให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้ในสภาพแสงและสภาพอากาศที่หลากหลาย นอกจากนี้ ความสามารถของ LiDAR ในการวัดระยะทางยังช่วยให้สามารถตรวจจับวัตถุ ขนาด และแม้แต่ความเร็วของวัตถุได้ ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการขับขี่ในสถานการณ์ที่ซับซ้อน


แผนภูมิขั้นตอนหลักการทำงานของ LiDAR
แอปพลิเคชัน LiDAR ในระบบอัตโนมัติ:
เทคโนโลยี LiDAR (การตรวจจับแสงและการวัดระยะ) ในอุตสาหกรรมยานยนต์มุ่งเน้นที่การเพิ่มความปลอดภัยในการขับขี่และพัฒนาเทคโนโลยีการขับขี่อัตโนมัติเป็นหลัก เทคโนโลยีหลักคือเวลาบิน (ToF)ทำงานโดยการปล่อยพัลส์เลเซอร์และคำนวณเวลาที่พัลส์เหล่านี้สะท้อนกลับจากสิ่งกีดขวาง วิธีนี้จะสร้างข้อมูล "กลุ่มจุด" ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งสามารถสร้างแผนที่สามมิติโดยละเอียดของสภาพแวดล้อมรอบ ๆ รถยนต์ด้วยความแม่นยำระดับเซนติเมตร ทำให้มีความสามารถในการจดจำเชิงพื้นที่ที่แม่นยำเป็นพิเศษสำหรับรถยนต์
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี LiDAR ในภาคยานยนต์ส่วนใหญ่จะมุ่งเน้นไปที่พื้นที่ต่อไปนี้:
ระบบการขับขี่อัตโนมัติ:LiDAR เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้การขับขี่อัตโนมัติในระดับสูงได้ เทคโนโลยีนี้สามารถรับรู้สภาพแวดล้อมรอบ ๆ รถยนต์ได้อย่างแม่นยำ ไม่ว่าจะเป็นยานพาหนะอื่น คนเดินถนน ป้ายจราจร และสภาพถนน จึงช่วยให้ระบบขับขี่อัตโนมัติสามารถตัดสินใจได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
ระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS):ในขอบข่ายของการช่วยเหลือผู้ขับขี่ LiDAR จะถูกใช้เพื่อปรับปรุงคุณลักษณะด้านความปลอดภัยของยานพาหนะ รวมถึงระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติ ระบบเบรกฉุกเฉิน การตรวจจับคนเดินถนน และฟังก์ชันหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง
การนำทางและการระบุตำแหน่งยานพาหนะ:แผนที่ 3 มิติที่มีความแม่นยำสูงที่สร้างขึ้นโดย LiDAR สามารถเพิ่มความแม่นยำในการระบุตำแหน่งยานพาหนะได้อย่างมาก โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมในเมืองที่สัญญาณ GPS มีจำกัด
การติดตามและจัดการการจราจร:LiDAR สามารถใช้ในการติดตามและวิเคราะห์การจราจร ช่วยให้ระบบจราจรในเมืองสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมสัญญาณไฟและลดปัญหาการจราจรติดขัด
สำหรับการสำรวจระยะไกล การค้นหาระยะ ระบบอัตโนมัติ และ DTS เป็นต้น
ต้องการคำปรึกษาฟรีหรือไม่?
แนวโน้มของ LiDAR สำหรับยานยนต์
1. การย่อขนาด LiDAR
ทัศนคติแบบดั้งเดิมของอุตสาหกรรมยานยนต์ถือว่ารถยนต์ไร้คนขับไม่ควรมีลักษณะแตกต่างจากรถยนต์ทั่วไป เพื่อรักษาความเพลิดเพลินในการขับขี่และหลักอากาศพลศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพ ทัศนคติเช่นนี้ได้ผลักดันให้เกิดกระแสนิยมในการย่อขนาดระบบ LiDAR ในอนาคต แนวคิดที่ดีที่สุดคือ LiDAR ควรมีขนาดเล็กพอที่จะผสานเข้ากับตัวรถได้อย่างลงตัว ซึ่งหมายถึงการลดขนาดหรือแม้กระทั่งกำจัดชิ้นส่วนกลไกที่หมุนได้ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้สอดคล้องกับการที่อุตสาหกรรมค่อยๆ เลิกใช้โครงสร้างเลเซอร์ในปัจจุบันและหันมาใช้โซลูชัน LiDAR แบบโซลิดสเตต LiDAR แบบโซลิดสเตตที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว นำเสนอโซลูชันที่กะทัดรัด เชื่อถือได้ และทนทาน ซึ่งเข้ากับข้อกำหนดด้านสุนทรียศาสตร์และการใช้งานของรถยนต์สมัยใหม่ได้เป็นอย่างดี
2. โซลูชัน LiDAR แบบฝังตัว
เนื่องจากเทคโนโลยีการขับขี่อัตโนมัติมีความก้าวหน้าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิต LiDAR บางรายจึงเริ่มร่วมมือกับซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนยานยนต์เพื่อพัฒนาโซลูชันที่ผสานรวม LiDAR เข้ากับชิ้นส่วนต่างๆ ของรถยนต์ เช่น ไฟหน้า การผสานรวมนี้ไม่เพียงแต่ช่วยปกปิดระบบ LiDAR โดยรักษาความสวยงามของรถยนต์ไว้เท่านั้น แต่ยังช่วยใช้ประโยชน์จากตำแหน่งเชิงกลยุทธ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการมองเห็นและการทำงานของ LiDAR สำหรับรถยนต์โดยสาร ฟังก์ชันระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS) บางอย่างต้องการให้ LiDAR โฟกัสที่มุมเฉพาะแทนที่จะให้มุมมอง 360° อย่างไรก็ตาม สำหรับระดับความเป็นอิสระที่สูงขึ้น เช่น ระดับ 4 จำเป็นต้องคำนึงถึงความปลอดภัยด้วยมุมมองแนวนอน 360° ซึ่งคาดว่าจะนำไปสู่การกำหนดค่าหลายจุดเพื่อให้แน่ใจว่าครอบคลุมพื้นที่รอบรถยนต์ได้เต็มที่
3.การลดต้นทุน
เนื่องจากเทคโนโลยี LiDAR มีความสมบูรณ์และการผลิตเพิ่มมากขึ้น ต้นทุนจึงลดลง ทำให้สามารถนำระบบเหล่านี้ไปใช้กับยานพาหนะได้หลากหลายประเภทมากขึ้น รวมถึงรุ่นระดับกลางด้วย คาดว่าการนำเทคโนโลยี LiDAR มาใช้อย่างแพร่หลายจะช่วยเร่งการนำคุณลักษณะด้านความปลอดภัยขั้นสูงและการขับขี่อัตโนมัติมาใช้ในตลาดยานยนต์
LIDAR ที่มีวางจำหน่ายในตลาดปัจจุบันส่วนใหญ่เป็น LIDAR ขนาด 905 นาโนเมตรและ 1550 นาโนเมตร/1535 นาโนเมตร แต่ในแง่ของต้นทุนแล้ว 905 นาโนเมตรมีข้อได้เปรียบ
· LiDAR ขนาด 905 นาโนเมตรโดยทั่วไป ระบบ LiDAR ขนาด 905 นาโนเมตรจะมีราคาถูกกว่าเนื่องจากส่วนประกอบต่างๆ หาซื้อได้ง่ายและมีกระบวนการผลิตที่ครบถ้วนสมบูรณ์ซึ่งเกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นนี้ ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนนี้ทำให้ LiDAR ขนาด 905 นาโนเมตรมีความน่าสนใจสำหรับการใช้งานที่ระยะและความปลอดภัยของดวงตาไม่สำคัญนัก
· LiDAR 1550/1535 นาโนเมตร:ส่วนประกอบสำหรับระบบ 1550/1535 นาโนเมตร เช่น เลเซอร์และเครื่องตรวจจับ มักมีราคาแพงกว่า เนื่องมาจากเทคโนโลยีดังกล่าวมีการใช้งานแพร่หลายน้อยกว่าและส่วนประกอบมีความซับซ้อนมากกว่า อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ในแง่ของความปลอดภัยและประสิทธิภาพอาจเพียงพอที่จะพิสูจน์ต้นทุนที่สูงขึ้นสำหรับการใช้งานบางประเภท โดยเฉพาะในการขับขี่อัตโนมัติซึ่งการตรวจจับระยะไกลและความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญที่สุด
[ลิงค์:อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปรียบเทียบระหว่าง LiDAR ขนาด 905 นาโนเมตรและ 1550 นาโนเมตร/1535 นาโนเมตร]
4. เพิ่มความปลอดภัยและเพิ่มประสิทธิภาพ ADAS
เทคโนโลยี LiDAR ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS) อย่างมีนัยสำคัญ ช่วยให้ยานพาหนะมีความสามารถในการทำแผนที่สภาพแวดล้อมที่แม่นยำ ความแม่นยำนี้ช่วยปรับปรุงคุณลักษณะด้านความปลอดภัย เช่น การหลีกเลี่ยงการชน การตรวจจับคนเดินถนน และระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติแบบปรับได้ ทำให้ภาคอุตสาหกรรมเข้าใกล้การบรรลุการขับขี่อัตโนมัติเต็มรูปแบบมากขึ้น
คำถามที่พบบ่อย
ในยานพาหนะ เซ็นเซอร์ LIDAR จะปล่อยพัลส์แสงที่สะท้อนจากวัตถุแล้วกลับมายังเซ็นเซอร์ เวลาที่พัลส์ถูกส่งกลับมาจะถูกใช้เพื่อคำนวณระยะห่างจากวัตถุ ข้อมูลนี้จะช่วยสร้างแผนที่ 3 มิติโดยละเอียดของสภาพแวดล้อมของยานพาหนะ
ระบบ LIDAR สำหรับยานยนต์ทั่วไปประกอบด้วยเลเซอร์ที่ปล่อยพัลส์แสง สแกนเนอร์และอุปกรณ์ออปติกเพื่อควบคุมพัลส์ โฟโตดีเทกเตอร์เพื่อจับแสงที่สะท้อน และหน่วยประมวลผลเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลและสร้างการแสดงสภาพแวดล้อมแบบสามมิติ
ใช่ LIDAR สามารถตรวจจับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ได้ โดยการวัดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของวัตถุในช่วงเวลาหนึ่ง LIDAR สามารถคำนวณความเร็วและวิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุได้
LIDAR ถูกรวมเข้าไว้ในระบบความปลอดภัยของยานพาหนะเพื่อเสริมคุณสมบัติต่างๆ เช่น ระบบควบคุมความเร็วอัตโนมัติ ระบบหลีกเลี่ยงการชน และการตรวจจับคนเดินถนน โดยให้การวัดระยะทางและการตรวจจับวัตถุที่แม่นยำและเชื่อถือได้
การพัฒนาอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยี LIDAR สำหรับยานยนต์ ได้แก่ การลดขนาดและต้นทุนของระบบ LIDAR เพิ่มระยะและความละเอียด และบูรณาการเข้ากับการออกแบบและฟังก์ชันการทำงานของยานพาหนะได้ราบรื่นยิ่งขึ้น
[ลิงค์:พารามิเตอร์หลักของเลเซอร์ LIDAR]
เลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลส์ขนาด 1.5 ไมโครเมตรเป็นแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้ในระบบ LIDAR ในยานยนต์ โดยปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่น 1.5 ไมโครเมตร (μm) แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์นี้จะสร้างพัลส์อินฟราเรดสั้นๆ ที่ใช้ในการวัดระยะทางด้วยการสะท้อนจากวัตถุแล้วสะท้อนกลับไปยังเซ็นเซอร์ LIDAR
เราใช้ความยาวคลื่น 1.5 ไมโครเมตร เนื่องจากมีความสมดุลที่ดีระหว่างความปลอดภัยของดวงตาและการทะลุผ่านบรรยากาศ เลเซอร์ในช่วงความยาวคลื่นนี้มีโอกาสก่อให้เกิดอันตรายต่อดวงตาของมนุษย์น้อยกว่าเลเซอร์ที่ปล่อยคลื่นความยาวคลื่นสั้นกว่า และทำงานได้ดีในสภาพอากาศต่างๆ
แม้ว่าเลเซอร์ขนาด 1.5 ไมโครเมตรจะมีประสิทธิภาพดีกว่าแสงที่มองเห็นได้ในหมอกและฝน แต่ความสามารถในการทะลุผ่านสิ่งกีดขวางในชั้นบรรยากาศยังคงจำกัดอยู่ โดยทั่วไปแล้ว ประสิทธิภาพในสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยจะดีกว่าเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า แต่ไม่ได้มีประสิทธิภาพเท่ากับเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า
แม้ว่าในช่วงแรกเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลส์ 1.5 ไมโครเมตรอาจเพิ่มต้นทุนของระบบ LIDAR เนื่องมาจากเทคโนโลยีที่ซับซ้อน แต่ความก้าวหน้าในการผลิตและการประหยัดต่อขนาดคาดว่าจะช่วยลดต้นทุนในระยะยาว ประโยชน์ในแง่ของประสิทธิภาพและความปลอดภัยถือเป็นการลงทุนที่คุ้มค่า ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและคุณลักษณะด้านความปลอดภัยที่ได้รับการปรับปรุงจากเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลส์ 1.5 ไมโครเมตรทำให้เป็นการลงทุนที่คุ้มค่าสำหรับระบบ LIDAR ในยานยนต์.