רקע על LiDAR לרכב
בין השנים 2015 ל-2020, המדינה פרסמה מספר מדיניות קשורה, תוך התמקדות ב-'כלי רכב מחוברים חכמיםו-כלי רכב אוטונומייםבתחילת 2020 פרסמה המדינה שתי תוכניות: אסטרטגיית חדשנות ופיתוח רכבים חכמים וסיווג אוטומציה של נהיגה ברכב, כדי להבהיר את המיקום האסטרטגי וכיוון הפיתוח העתידי של נהיגה אוטונומית.
חברת Yole Development, חברת ייעוץ עולמית, פרסמה דו"ח מחקר ענפי הקשור ל"לידר ליישומים תעשייתיים ורכב", וציינה כי שוק הלידר בתחום הרכב עשוי להגיע ל-5.7 מיליארד דולר עד 2026, וצפוי כי קצב הצמיחה השנתי המצטבר עשוי להתרחב ליותר מ-21% בחמש השנים הקרובות.
מהו LiDAR לרכב?
LiDAR, קיצור של Light Detection and Ranging, היא טכנולוגיה מהפכנית ששינתה את תעשיית הרכב, במיוחד בתחום כלי הרכב האוטונומיים. היא פועלת על ידי פליטת פולסי אור - בדרך כלל מלייזר - לעבר המטרה ומדידת הזמן שלוקח לאור לחזור לחיישן. נתונים אלה משמשים לאחר מכן ליצירת מפות תלת-ממדיות מפורטות של הסביבה סביב הרכב.
מערכות LiDAR ידועות בדיוקן וביכולתן לזהות עצמים בדיוק גבוה, מה שהופך אותן לכלי הכרחי לנהיגה אוטונומית. בניגוד למצלמות המסתמכות על אור נראה ויכולות להתקשות בתנאים מסוימים כמו תאורה חלשה או אור שמש ישיר, חיישני LiDAR מספקים נתונים אמינים במגוון תנאי תאורה ומזג אוויר. יתר על כן, יכולתו של LiDAR למדוד מרחקים במדויק מאפשרת זיהוי של עצמים, גודלם ואפילו מהירותם, דבר חיוני לניווט בתרחישי נהיגה מורכבים.
תרשים זרימה של עקרון העבודה של LiDAR
יישומי LiDAR באוטומציה:
טכנולוגיית LiDAR (Light Detection and Ranging) בתעשיית הרכב מתמקדת בעיקר בשיפור בטיחות הנהיגה ובקידום טכנולוגיות נהיגה אוטונומית. טכנולוגיית הליבה שלה,זמן טיסה (ToF), פועל על ידי פליטת פולסי לייזר וחישוב הזמן שלוקח לפולסים אלה להשתקף בחזרה ממכשולים. שיטה זו מייצרת נתוני "ענן נקודות" מדויקים ביותר, שיכולים ליצור מפות תלת-ממדיות מפורטות של הסביבה סביב הרכב בדיוק של סנטימטר, ומציעים יכולת זיהוי מרחבי מדויקת במיוחד עבור כלי רכב.
היישום של טכנולוגיית LiDAR במגזר הרכב מתרכז בעיקר בתחומים הבאים:
מערכות נהיגה אוטונומיות:LiDAR היא אחת הטכנולוגיות המרכזיות להשגת רמות מתקדמות של נהיגה אוטונומית. היא תופסת במדויק את הסביבה סביב הרכב, כולל כלי רכב אחרים, הולכי רגל, שלטי דרכים ותנאי דרך, ובכך מסייעת למערכות נהיגה אוטונומיות לקבל החלטות מהירות ומדויקות.
מערכות סיוע מתקדמות לנהג (ADAS):בתחום הסיוע לנהג, LiDAR משמש לשיפור מאפייני בטיחות הרכב, כולל בקרת שיוט אדפטיבית, בלימת חירום, זיהוי הולכי רגל ופונקציות הימנעות ממכשולים.
ניווט ומיקום רכב:מפות תלת-ממדיות מדויקות שנוצרות על ידי LiDAR יכולות לשפר משמעותית את דיוק מיקום הרכב, במיוחד בסביבות עירוניות בהן אותות ה-GPS מוגבלים.
ניטור וניהול תנועה:ניתן להשתמש ב-LiDAR לניטור וניתוח זרימת תנועה, לסייע למערכות תנועה עירוניות בייעול בקרת הרמזורים ולהפחתת עומסי תנועה.
עבור חישה מרחוק, מדידת טווח, אוטומציה ו-DTS וכו'.
צריכים ייעוץ חינם?
מגמות לקראת LiDAR לרכב
1. מזעור LiDAR
התפיסה המסורתית של תעשיית הרכב גורסת כי כלי רכב אוטונומיים לא צריכים להיות שונים במראהם ממכוניות קונבנציונליות כדי לשמור על הנאה מנהיגה ואווירודינמיקה יעילה. נקודת מבט זו הניעה את המגמה של מזעור מערכות LiDAR. האידיאל העתידי הוא ש-LiDAR יהיה קטן מספיק כדי להשתלב בצורה חלקה בגוף הרכב. משמעות הדבר היא מזעור או אפילו ביטול של חלקים מכניים מסתובבים, שינוי התואם את המעבר ההדרגתי של התעשייה ממבני לייזר קיימים לעבר פתרונות LiDAR במצב מוצק. LiDAR במצב מוצק, נטול חלקים נעים, מציע פתרון קומפקטי, אמין ועמיד שמתאים היטב לדרישות האסתטיות והפונקציונליות של כלי רכב מודרניים.
2. פתרונות LiDAR משובצים
עם התקדמות טכנולוגיות הנהיגה האוטונומית בשנים האחרונות, חלק מיצרני LiDAR החלו לשתף פעולה עם ספקי חלקי רכב כדי לפתח פתרונות המשלבים LiDAR בחלקים שונים ברכב, כגון פנסים קדמיים. שילוב זה לא רק משמש להסתרת מערכות ה-LiDAR, תוך שמירה על האסתטיקה של הרכב, אלא גם ממנף את המיקום האסטרטגי כדי לייעל את שדה הראייה והפונקציונליות של ה-LiDAR. עבור כלי רכב נוסעים, פונקציות מסוימות של מערכות סיוע מתקדמות לנהג (ADAS) דורשות מ-LiDAR להתמקד בזוויות ספציפיות במקום לספק תצוגה של 360 מעלות. עם זאת, עבור רמות גבוהות יותר של אוטונומיה, כגון רמה 4, שיקולי בטיחות מחייבים שדה ראייה אופקי של 360 מעלות. צפוי שזה יוביל לתצורות מרובות נקודות המבטיחות כיסוי מלא סביב הרכב.
3.הפחתת עלויות
ככל שטכנולוגיית ה-LiDAR מתבגרת והייצור גדל, העלויות יורדות, מה שמאפשר לשלב מערכות אלו במגוון רחב יותר של כלי רכב, כולל דגמים בינוניים. דמוקרטיזציה זו של טכנולוגיית ה-LiDAR צפויה להאיץ את אימוץ תכונות בטיחות מתקדמות ונהיגה אוטונומית ברחבי שוק הרכב.
מכשירי ה-LIDAR בשוק כיום הם בעיקר 905 ננומטר ו-1550 ננומטר/1535 ננומטר, אך מבחינת עלות, ל-905 ננומטר יש יתרון.
· LiDAR 905nmבאופן כללי, מערכות LiDAR של 905 ננומטר זולות יותר בשל הזמינות הנרחבת של רכיבים ותהליכי הייצור הבוגרים הקשורים לאורך גל זה. יתרון עלות זה הופך את LiDAR של 905 ננומטר לאטרקטיבי עבור יישומים שבהם טווח ובטיחות העין פחות קריטיים.
· LiDAR 1550/1535 ננומטרהרכיבים עבור מערכות 1550/1535nm, כגון לייזרים וגלאים, נוטים להיות יקרים יותר, בין היתר משום שהטכנולוגיה פחות נפוצה והרכיבים מורכבים יותר. עם זאת, היתרונות מבחינת בטיחות וביצועים עשויים להצדיק את העלות הגבוהה יותר עבור יישומים מסוימים, במיוחד בנהיגה אוטונומית שבה גילוי ובטיחות לטווח ארוך הם בעלי חשיבות עליונה.
[לְקַשֵׁר:קרא עוד על ההשוואה בין LiDAR 905nm ו-1550nm/1535nm]
4. בטיחות מוגברת ומערכת ADAS משופרת
טכנולוגיית LiDAR משפרת משמעותית את ביצועי מערכות סיוע מתקדמות לנהג (ADAS), ומספקת לרכבים יכולות מיפוי סביבתי מדויקות. דיוק זה משפר מאפייני בטיחות כגון מניעת התנגשויות, זיהוי הולכי רגל ובקרת שיוט אדפטיבית, ומקרב את התעשייה להשגת נהיגה אוטונומית מלאה.
שאלות נפוצות
בכלי רכב, חיישני LIDAR פולטים פולסי אור המוחזרים מחפצים וחוזרים לחיישן. הזמן שלוקח לפולסים לחזור משמש לחישוב המרחק לעצמים. מידע זה מסייע ביצירת מפה תלת-ממדית מפורטת של סביבת הרכב.
מערכת LIDAR טיפוסית לרכב מורכבת מלייזר לפליטת פולסי אור, סורק ואופטיקה לכוון את הפולסים, גלאי אור ללכידת האור המוחזר ויחידת עיבוד לניתוח הנתונים וליצירת ייצוג תלת-ממדי של הסביבה.
כן, LIDAR יכול לזהות עצמים נעים. על ידי מדידת השינוי במיקום של עצמים לאורך זמן, LIDAR יכול לחשב את מהירותם ומסלולם.
LIDAR משולב במערכות בטיחות לרכב כדי לשפר תכונות כגון בקרת שיוט אדפטיבית, מניעת התנגשויות וזיהוי הולכי רגל על ידי מתן מדידות מרחק מדויקות ואמינות וזיהוי עצמים.
פיתוחים מתמשכים בטכנולוגיית LIDAR לרכב כוללים הפחתת גודלן ועלותן של מערכות LIDAR, הגדלת טווחן ורזולוצייתן, ושילובן בצורה חלקה יותר בתכנון ובפונקציונליות של כלי רכב.
[לְקַשֵׁר:פרמטרים מרכזיים של לייזר LIDAR]
לייזר סיב פעים של 1.5 מיקרומטר הוא סוג של מקור לייזר המשמש במערכות LIDAR לרכב, הפולט אור באורך גל של 1.5 מיקרומטר (μm). הוא מייצר פולסים קצרים של אור אינפרא אדום המשמשים למדידת מרחקים על ידי החזרה מעצמים וחזרה לחיישן ה-LIDAR.
אורך הגל של 1.5 מיקרומטר משמש משום שהוא מציע איזון טוב בין בטיחות לעיניים לחדירה לאטמוספרה. לייזרים בטווח אורכי גל זה נוטים פחות לגרום נזק לעיניים אנושיות מאשר אלו הפולטים באורכי גל קצרים יותר ויכולים לתפקד היטב בתנאי מזג אוויר שונים.
בעוד שליזרים של 1.5 מיקרומטר מתפקדים טוב יותר מאור נראה בערפל ובגשם, יכולתם לחדור מכשולים אטמוספריים עדיין מוגבלת. הביצועים בתנאי מזג אוויר קשים בדרך כלל טובים יותר מאשר לייזרים בעלי אורכי גל קצרים יותר, אך אינם יעילים כמו אפשרויות בעלות אורכי גל ארוכים יותר.
בעוד שליזרי סיבים פעימים של 1.5 מיקרומטר עשויים בתחילה להגדיל את עלות מערכות LIDAR בשל הטכנולוגיה המתוחכמת שלהם, התקדמות בייצור וכלכלות גודל צפויות להפחית את העלויות לאורך זמן. היתרונות שלהם מבחינת ביצועים ובטיחות נתפסים כמצדיקים את ההשקעה. הביצועים המעולים ותכונות הבטיחות המשופרות המסופקות על ידי לייזרי סיבים פעימים של 1.5 מיקרומטר הופכים אותם להשקעה משתלמת עבור מערכות LIDAR לרכב..