พื้นหลัง LiDAR ของยานยนต์
ตั้งแต่ปี 2558 ถึง 2563 ประเทศได้ออกนโยบายที่เกี่ยวข้องหลายประการโดยมุ่งเน้นไปที่ 'ยานพาหนะที่เชื่อมต่ออัจฉริยะ' และ 'ยานพาหนะที่เป็นอิสระ-เมื่อต้นปี 2563 Nation ได้ออกแผน 2 แผน ได้แก่ นวัตกรรมยานยนต์อัจฉริยะและกลยุทธ์การพัฒนา และการจัดประเภทระบบอัตโนมัติในการขับขี่รถยนต์ เพื่อชี้แจงจุดยืนเชิงกลยุทธ์และทิศทางการพัฒนาในอนาคตของการขับขี่อัตโนมัติ
Yole Development ซึ่งเป็นบริษัทที่ปรึกษาทั่วโลก เผยแพร่รายงานการวิจัยอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับ 'Lidar for Automotive and Industrial Applications' โดยระบุว่าตลาด Lidar ในสาขายานยนต์จะมีมูลค่าสูงถึง 5.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2569 โดยคาดว่ามูลค่ารวมต่อปี อัตราการเติบโตอาจขยายเป็นมากกว่า 21% ในอีกห้าปีข้างหน้า
LiDAR สำหรับยานยนต์คืออะไร
LiDAR ย่อมาจาก Light Detection and Ranging เป็นเทคโนโลยีปฏิวัติวงการที่ได้เปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขอบเขตของยานยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติมันทำงานโดยปล่อยแสงพัลส์—โดยปกติจากเลเซอร์—ไปยังเป้าหมาย และวัดเวลาที่แสงจะสะท้อนกลับไปยังเซ็นเซอร์จากนั้นข้อมูลนี้จะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างแผนที่สามมิติโดยละเอียดของสภาพแวดล้อมรอบๆ ยานพาหนะ
ระบบ LiDAR มีชื่อเสียงในด้านความแม่นยำและความสามารถในการตรวจจับวัตถุที่มีความแม่นยำสูง ทำให้เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับการขับขี่แบบอัตโนมัติต่างจากกล้องที่ต้องอาศัยแสงที่มองเห็นได้และสามารถต่อสู้ได้ภายใต้สภาวะบางอย่าง เช่น แสงน้อยหรือแสงแดดโดยตรง เซ็นเซอร์ LiDAR ให้ข้อมูลที่เชื่อถือได้ในสภาพแสงและสภาพอากาศที่หลากหลายนอกจากนี้ ความสามารถของ LiDAR ในการวัดระยะทางอย่างแม่นยำยังช่วยให้สามารถตรวจจับวัตถุ ขนาด และแม้กระทั่งความเร็ว ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการนำทางสถานการณ์การขับขี่ที่ซับซ้อน
แผนภูมิผังหลักการทำงานของ LiDAR
แอปพลิเคชัน LiDAR ในระบบอัตโนมัติ:
เทคโนโลยี LiDAR (การตรวจจับและกำหนดระยะแสง) ในอุตสาหกรรมยานยนต์มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความปลอดภัยในการขับขี่เป็นหลักและการพัฒนาเทคโนโลยีการขับขี่อัตโนมัติที่ล้ำหน้าเทคโนโลยีหลักของมันเวลาบิน (ToF)ทำงานโดยการปล่อยพัลส์เลเซอร์และคำนวณเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้พัลส์เหล่านี้สะท้อนกลับจากสิ่งกีดขวางวิธีการนี้จะสร้างข้อมูล "พอยต์คลาวด์" ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งสามารถสร้างแผนที่สามมิติโดยละเอียดของสภาพแวดล้อมรอบๆ ยานพาหนะด้วยความแม่นยำระดับเซนติเมตร ซึ่งให้ความสามารถในการจดจำเชิงพื้นที่ที่แม่นยำเป็นพิเศษสำหรับรถยนต์
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี LiDAR ในภาคยานยนต์ส่วนใหญ่เน้นในด้านต่อไปนี้:
ระบบขับขี่อัตโนมัติ:LiDAR เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญในการบรรลุการขับขี่อัตโนมัติขั้นสูงโดยสามารถรับรู้สภาพแวดล้อมรอบๆ ตัวรถได้อย่างแม่นยำ รวมถึงยานพาหนะอื่นๆ คนเดินเท้า ป้ายถนน และสภาพถนน จึงช่วยให้ระบบขับขี่อัตโนมัติสามารถตัดสินใจได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
ระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS):ในด้านการช่วยเหลือผู้ขับขี่ LiDAR ใช้เพื่อปรับปรุงคุณลักษณะด้านความปลอดภัยของยานพาหนะ รวมถึงระบบควบคุมความเร็วคงที่แบบปรับได้ การเบรกฉุกเฉิน การตรวจจับคนเดินถนน และฟังก์ชันการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง
การนำทางและการวางตำแหน่งยานพาหนะ:แผนที่ 3 มิติที่มีความแม่นยำสูงที่สร้างโดย LiDAR สามารถเพิ่มความแม่นยำของตำแหน่งยานพาหนะได้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมในเมืองที่สัญญาณ GPS ถูกจำกัด
การตรวจสอบและการจัดการการจราจร:LiDAR สามารถใช้ในการตรวจสอบและวิเคราะห์การไหลของการจราจร ช่วยให้ระบบการจราจรในเมืองเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมสัญญาณและลดความแออัด
สำหรับการสำรวจระยะไกล การวัดระยะ ระบบอัตโนมัติ และ DTS ฯลฯ
ต้องการคำปรึกษาฟรีใช่ไหม
แนวโน้มสู่ยานยนต์ LiDAR
1. การย่อขนาด LiDAR
มุมมองดั้งเดิมของอุตสาหกรรมยานยนต์ถือว่ารถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติไม่ควรมีรูปลักษณ์แตกต่างจากรถยนต์ทั่วไป เพื่อรักษาความพึงพอใจในการขับขี่และหลักอากาศพลศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพมุมมองนี้ได้ขับเคลื่อนแนวโน้มไปสู่การย่อระบบ LiDAR ให้เล็กลงอุดมคติในอนาคตคือ LiDAR จะมีขนาดเล็กพอที่จะรวมเข้ากับตัวรถได้อย่างราบรื่นนี่หมายถึงการลดหรือกำจัดชิ้นส่วนที่หมุนด้วยกลไก ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกับการค่อยๆ เคลื่อนตัวของอุตสาหกรรมจากโครงสร้างเลเซอร์ในปัจจุบันไปสู่โซลูชัน LiDAR โซลิดสเตตLiDAR แบบโซลิดสเตตไร้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว นำเสนอโซลูชันขนาดกะทัดรัด เชื่อถือได้ และทนทาน ซึ่งลงตัวกับความต้องการด้านความสวยงามและการใช้งานของยานพาหนะสมัยใหม่
2. โซลูชัน LiDAR แบบฝัง
เนื่องจากเทคโนโลยีการขับขี่แบบอัตโนมัติได้ก้าวหน้าไปในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิต LiDAR บางรายได้เริ่มร่วมมือกับซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนยานยนต์เพื่อพัฒนาโซลูชันที่รวม LiDAR เข้ากับชิ้นส่วนของยานพาหนะ เช่น ไฟหน้าการบูรณาการนี้ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่ปกปิดระบบ LiDAR โดยรักษารูปลักษณ์ที่สวยงามของยานพาหนะ แต่ยังใช้ประโยชน์จากตำแหน่งเชิงกลยุทธ์เพื่อปรับขอบเขตการมองเห็นและฟังก์ชันการทำงานของ LiDAR ให้เหมาะสมสำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ฟังก์ชันระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS) บางอย่างจำเป็นต้องใช้ LiDAR เพื่อมุ่งเน้นไปที่มุมที่เฉพาะเจาะจง แทนที่จะให้มุมมอง 360°อย่างไรก็ตาม สำหรับระดับความเป็นอิสระที่สูงขึ้น เช่น ระดับ 4 ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยจำเป็นต้องมีมุมมองแนวนอน 360°สิ่งนี้คาดว่าจะนำไปสู่การกำหนดค่าหลายจุดเพื่อให้แน่ใจว่าครอบคลุมทั่วทั้งยานพาหนะ
3.ลดต้นทุน
เมื่อเทคโนโลยี LiDAR เติบโตเต็มที่และขยายขนาดการผลิต ต้นทุนก็ลดลง ทำให้สามารถรวมระบบเหล่านี้เข้ากับยานพาหนะได้หลากหลายขึ้น รวมถึงรุ่นระดับกลางด้วยการทำให้เทคโนโลยี LiDAR กลายเป็นประชาธิปไตยนี้คาดว่าจะเร่งการนำคุณสมบัติความปลอดภัยขั้นสูงและการขับขี่แบบอัตโนมัติมาใช้ในตลาดยานยนต์
LIDAR ในตลาดปัจจุบันส่วนใหญ่เป็น LIDAR ขนาด 905nm และ 1550nm/1535nm แต่ในแง่ของราคา 905nm มีข้อได้เปรียบ
· LiDAR 905 นาโนเมตร: โดยทั่วไป ระบบ LiDAR ขนาด 905 นาโนเมตรจะมีราคาถูกกว่า เนื่องจากมีส่วนประกอบให้เลือกมากมายและกระบวนการผลิตที่ครบถ้วนที่เกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นนี้ความได้เปรียบด้านต้นทุนนี้ทำให้ LiDAR 905nm น่าสนใจสำหรับการใช้งานที่ระยะและความปลอดภัยของดวงตามีความสำคัญน้อยกว่า
· 1550/1535nm LiDAR: ส่วนประกอบสำหรับระบบ 1550/1535nm เช่น เลเซอร์และเครื่องตรวจจับ มีแนวโน้มที่จะมีราคาแพงกว่า ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเทคโนโลยีแพร่หลายน้อยกว่าและส่วนประกอบมีความซับซ้อนมากขึ้นอย่างไรก็ตาม ประโยชน์ในแง่ของความปลอดภัยและประสิทธิภาพอาจปรับต้นทุนให้สูงขึ้นสำหรับการใช้งานบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการขับขี่แบบอัตโนมัติที่การตรวจจับระยะไกลและความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง
[ลิงค์:อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปรียบเทียบระหว่าง 905nm และ 1550nm/1535nm LiDAR]
4. เพิ่มความปลอดภัยและ ADAS ที่ได้รับการปรับปรุง
เทคโนโลยี LiDAR เพิ่มประสิทธิภาพของระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS) อย่างมีนัยสำคัญ ช่วยให้ยานพาหนะมีความสามารถในการจัดทำแผนที่สิ่งแวดล้อมที่แม่นยำความแม่นยำนี้ช่วยปรับปรุงคุณลักษณะด้านความปลอดภัย เช่น การหลีกเลี่ยงการชน การตรวจจับคนเดินถนน และระบบควบคุมความเร็วคงที่แบบปรับได้ ซึ่งผลักดันให้อุตสาหกรรมเข้าใกล้การบรรลุการขับขี่แบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ
คำถามที่พบบ่อย
ในยานพาหนะ เซ็นเซอร์ LIDAR ปล่อยแสงพัลส์ที่สะท้อนวัตถุและกลับไปยังเซ็นเซอร์เวลาที่พัลส์ส่งคืนใช้ในการคำนวณระยะทางถึงวัตถุข้อมูลนี้จะช่วยสร้างแผนที่ 3 มิติโดยละเอียดของสภาพแวดล้อมรอบๆ ตัวรถ
ระบบ LIDAR ของยานยนต์ทั่วไปประกอบด้วยเลเซอร์เพื่อปล่อยพัลส์แสง เครื่องสแกนและออปติกเพื่อกำหนดทิศทางพัลส์ เครื่องตรวจจับแสงเพื่อจับแสงที่สะท้อน และหน่วยประมวลผลเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลและสร้างการแสดงสภาพแวดล้อมแบบ 3 มิติ
ใช่ LIDAR สามารถตรวจจับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ได้ด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของวัตถุเมื่อเวลาผ่านไป LIDAR สามารถคำนวณความเร็วและวิถีของวัตถุได้
LIDAR ถูกรวมเข้ากับระบบความปลอดภัยของยานพาหนะเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติต่างๆ เช่น ระบบควบคุมความเร็วคงที่แบบปรับได้ การหลีกเลี่ยงการชน และการตรวจจับคนเดินถนน โดยให้การวัดระยะทางและการตรวจจับวัตถุที่แม่นยำและเชื่อถือได้
การพัฒนาอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยี LIDAR สำหรับยานยนต์ ได้แก่ การลดขนาดและต้นทุนของระบบ LIDAR เพิ่มช่วงและความละเอียด และบูรณาการเข้ากับการออกแบบและฟังก์ชันการทำงานของยานพาหนะได้อย่างราบรื่นยิ่งขึ้น
[ลิงค์:พารามิเตอร์หลักของ LIDAR Laser]
เลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลซิ่ง 1.5μm เป็นแหล่งเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้ในระบบ LIDAR ของยานยนต์ ซึ่งปล่อยแสงที่ความยาวคลื่น 1.5 ไมโครเมตร (μm)โดยจะสร้างพัลส์สั้นๆ ของแสงอินฟราเรดที่ใช้ในการวัดระยะทางโดยการกระดอนวัตถุและกลับไปยังเซ็นเซอร์ LIDAR
ความยาวคลื่น 1.5μm ถูกนำมาใช้เนื่องจากมีความสมดุลที่ดีระหว่างความปลอดภัยของดวงตาและการทะลุผ่านของชั้นบรรยากาศเลเซอร์ในช่วงความยาวคลื่นนี้มีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดอันตรายต่อดวงตามนุษย์น้อยกว่าเลเซอร์ที่เปล่งแสงที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า และสามารถทำงานได้ดีในสภาพอากาศต่างๆ
แม้ว่าเลเซอร์ขนาด 1.5μm จะทำงานได้ดีกว่าแสงที่มองเห็นได้ในหมอกและฝน แต่ความสามารถในการทะลุผ่านสิ่งกีดขวางในชั้นบรรยากาศยังมีจำกัดประสิทธิภาพในสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยโดยทั่วไปจะดีกว่าเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นสั้น แต่ไม่มีประสิทธิภาพเท่ากับตัวเลือกความยาวคลื่นที่ยาวกว่า
แม้ว่าเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลซ์ขนาด 1.5μm ในตอนแรกอาจเพิ่มต้นทุนของระบบ LIDAR เนื่องจากเทคโนโลยีที่ซับซ้อน ความก้าวหน้าในการผลิตและการประหยัดต่อขนาดคาดว่าจะช่วยลดต้นทุนเมื่อเวลาผ่านไปประโยชน์ในแง่ของประสิทธิภาพและความปลอดภัยถูกมองว่าเป็นการลงทุนที่สมเหตุสมผล ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและคุณลักษณะด้านความปลอดภัยที่ได้รับการปรับปรุงโดยเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพัลซิ่ง 1.5μm ทำให้เป็นการลงทุนที่คุ้มค่าสำหรับระบบ LIDAR ของยานยนต์.