רקע LiDAR לרכב
מ-2015 עד 2020, המדינה פרסמה מספר מדיניות קשורה, תוך התמקדות ב'רכבים מחוברים חכמים'ו'רכבים אוטונומיים'. בתחילת 2020 פרסמה האומה שתי תוכניות: אסטרטגיית חדשנות ופיתוח רכבים חכמים וסיווג אוטומציה לנהיגה ברכב, להבהרת המיקום האסטרטגי וכיוון הפיתוח העתידי של נהיגה אוטונומית.
Yole Development, חברת ייעוץ עולמית, פרסמה דו"ח מחקר בתעשייה הקשור ל'לידר ליישומים לרכב ותעשייתי', הזכירה כי שוק הלידר בתחום הרכב יכול להגיע ל-5.7 מיליארד דולר אמריקאי עד 2026, צפוי שהמתחם השנתי שיעור הצמיחה 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 הרכב האוטונומי. הוא פועל על ידי פליטת פולסי אור - בדרך כלל מלייזר - לעבר המטרה ומדידת הזמן שלוקח לאור לקפוץ חזרה לחיישן. נתונים אלה משמשים לאחר מכן ליצירת מפות תלת מימדיות מפורטות של הסביבה סביב הרכב.
מערכות LiDAR ידועות בדייקנות וביכולת שלהן לזהות עצמים בדיוק גבוה, מה שהופך אותן לכלי הכרחי לנהיגה אוטונומית. בניגוד למצלמות שמסתמכות על אור נראה ויכולות להיאבק בתנאים מסוימים כמו אור נמוך או אור שמש ישיר, חיישני LiDAR מספקים נתונים אמינים במגוון תנאי תאורה ומזג אוויר. יתרה מזאת, היכולת של LiDAR למדוד מרחקים במדויק מאפשרת זיהוי של עצמים, גודלם ואפילו מהירותם, דבר חיוני לניווט בתרחישי נהיגה מורכבים.
תרשים זרימה של עקרונות העבודה של LiDAR
יישומי LiDAR באוטומציה:
טכנולוגיית LiDAR (Light Detection and Ranging) בתעשיית הרכב מתמקדת בעיקר בשיפור בטיחות הנהיגה וקידום טכנולוגיות נהיגה אוטונומית. טכנולוגיית הליבה שלו,זמן טיסה (ToF), פועל על ידי פליטת פולסי לייזר וחישוב הזמן שלוקח לפולסים אלו להשתקף בחזרה ממכשולים. שיטה זו מייצרת נתוני "ענן נקודות" מדויקים ביותר, שיכולים ליצור מפות תלת מימדיות מפורטות של הסביבה סביב הרכב בדיוק ברמת הסנטימטר, ומציעות יכולת זיהוי מרחבית מדויקת במיוחד עבור מכוניות.
היישום של טכנולוגיית LiDAR במגזר הרכב מתרכז בעיקר בתחומים הבאים:
מערכות נהיגה אוטונומיות:LiDAR היא אחת הטכנולוגיות המרכזיות להשגת רמות מתקדמות של נהיגה אוטונומית. הוא קולט במדויק את הסביבה סביב הרכב, לרבות כלי רכב אחרים, הולכי רגל, תמרורים ותנאי הדרך, ובכך מסייע למערכות נהיגה אוטונומיות בקבלת החלטות מהירות ומדויקות.
מערכות סיוע לנהג מתקדמות (ADAS):בתחום הסיוע לנהג, LiDAR משמש לשיפור תכונות הבטיחות של הרכב, כולל בקרת שיוט אדפטיבית, בלימת חירום, זיהוי הולכי רגל ופונקציות הימנעות ממכשולים.
ניווט ומיקום רכב:מפות התלת מימד ברמת הדיוק הגבוהה שנוצרת על ידי LiDAR יכולות לשפר משמעותית את דיוק מיקום הרכב, במיוחד בסביבות עירוניות שבהן אותות GPS מוגבלים.
ניטור וניהול תנועה:ניתן להשתמש ב-LiDAR לניטור וניתוח זרימת התנועה, סיוע למערכות התנועה בעיר באופטימיזציה של בקרת האותות והפחתת העומס.
עבור חישה מרחוק, איתור טווח, אוטומציה ו-DTS וכו'.
זקוקים לייעוץ חינם?
מגמות לקראת LiDAR לרכב
1. מזעור LiDAR
התפיסה המסורתית של תעשיית הרכב גורסת שכלי רכב אוטונומיים לא צריכים להיות שונים במראה ממכוניות רגילות כדי לשמור על הנאה מנהיגה ואווירודינמיקה יעילה. פרספקטיבה זו הניעה את המגמה למזעור מערכות LiDAR. האידיאל העתידי הוא ש-LiDAR יהיה קטן מספיק כדי להשתלב בצורה חלקה בגוף הרכב. משמעות הדבר היא מזעור או אפילו ביטול חלקים מכניים מסתובבים, שינוי שמתיישר עם המעבר ההדרגתי של התעשייה ממבני לייזר קיימים לעבר פתרונות LiDAR במצב מוצק. LiDAR במצב מוצק, נטול חלקים נעים, מציע פתרון קומפקטי, אמין ועמיד המתאים היטב לדרישות האסתטיות והפונקציונליות של כלי רכב מודרניים.
2. פתרונות LiDAR משובצים
ככל שטכנולוגיות נהיגה אוטונומית התקדמו בשנים האחרונות, חלק מיצרני ה-LiDAR החלו לשתף פעולה עם ספקי חלקי רכב כדי לפתח פתרונות המשלבים את ה-LiDAR בחלקי הרכב, כמו פנסים. אינטגרציה זו משמשת לא רק להסתרת מערכות ה-LiDAR, שמירה על המשיכה האסתטית של הרכב, אלא גם ממנפת את המיקום האסטרטגי כדי לייעל את שדה הראייה והפונקציונליות של ה-LiDAR. עבור כלי רכב נוסעים, פונקציות מסוימות של מערכות סיוע לנהג מתקדמות (ADAS) מחייבות את LiDAR להתמקד בזוויות ספציפיות במקום לספק תצוגה של 360 מעלות. עם זאת, עבור רמות גבוהות יותר של אוטונומיה, כמו רמה 4, שיקולי בטיחות מחייבים שדה ראייה אופקי של 360°. זה צפוי להוביל לתצורות מרובות נקודות המבטיחות כיסוי מלא סביב הרכב.
3.הפחתת עלויות
ככל שטכנולוגיית ה-LiDAR מתבגרת ומתרחבת היקף הייצור, העלויות יורדות, מה שמאפשר לשלב את המערכות הללו במגוון רחב יותר של כלי רכב, כולל דגמי טווח בינוני. דמוקרטיזציה זו של טכנולוגיית LiDAR צפויה להאיץ את האימוץ של תכונות בטיחות ונהיגה אוטונומית מתקדמות ברחבי שוק הרכב.
ה-LIDARs בשוק כיום הם לרוב 905nm ו-1550nm/1535nm LIDAR, אך מבחינת עלות, ל-905nm יש יתרון.
· 905nm LiDAR: באופן כללי, מערכות LiDAR 905nm הן 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 הטווח ובטיחות העיניים פחות קריטיים.
· 1550/1535nm LiDAR: הרכיבים עבור מערכות 1550/1535nm, כגון לייזרים וגלאים, נוטים להיות יקרים יותר, בין היתר בגלל שהטכנולוגיה פחות נפוצה והרכיבים מורכבים יותר. עם זאת, היתרונות במונחים של בטיחות וביצועים עשויים להצדיק את העלות הגבוהה יותר עבור יישומים מסוימים, במיוחד בנהיגה אוטונומית שבה זיהוי ובטיחות לטווח ארוך הם בעלי חשיבות עליונה.
[לְקַשֵׁר:קרא עוד על ההשוואה בין 905nm ל-1550nm/1535nm LiDAR]
4. בטיחות מוגברת ו-ADAS משופר
טכנולוגיית LiDAR משפרת משמעותית את הביצועים של מערכות סיוע לנהג מתקדמות (ADAS), ומספקת לכלי רכב יכולות מיפוי סביבתי מדויק. דיוק זה משפר את תכונות הבטיחות כגון הימנעות מהתנגשות, זיהוי הולכי רגל ובקרת שיוט אדפטיבית, ודוחף את התעשייה קרוב יותר להשגת נהיגה אוטונומית מלאה.
שאלות נפוצות
בכלי רכב, חיישני LIDAR פולטים פעימות אור שמקפיצות חפצים וחוזרים לחיישן. הזמן שלוקח לפולסים לחזור משמש לחישוב המרחק לחפצים. מידע זה עוזר ליצור מפה תלת מימדית מפורטת של סביבת הרכב.
מערכת LIDAR אופיינית לרכב מורכבת מלייזר לפליטת פולסי אור, סורק ואופטיקה לכוון את הפולסים, גלאי צילום ללכידת האור המוחזר ויחידת עיבוד לניתוח הנתונים ויצירת ייצוג תלת מימדי 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, הימנעות מהתנגשות וזיהוי הולכי רגל על ידי מתן מדידות מרחק מדויקות ואמינות וזיהוי עצמים.
פיתוחים מתמשכים בטכנולוגיית LIDAR לרכב כוללים הפחתת הגודל והעלות של מערכות LIDAR, הגדלת הטווח והרזולוציה שלהן, ושילובם בצורה חלקה יותר בעיצוב ובפונקציונליות של הרכבים.
[לְקַשֵׁר:פרמטרים מרכזיים של לייזר LIDAR]
לייזר סיב פועם 1.5 מיקרומטר הוא סוג של מקור לייזר המשמש במערכות LIDAR לרכב הפולט אור באורך גל של 1.5 מיקרומטר (מיקרומטר). הוא מייצר פולסים קצרים של אור אינפרא אדום המשמשים למדידת מרחקים על ידי הקפצת עצמים וחזרה לחיישן LIDAR.
אורך הגל של 1.5 מיקרומטר משמש מכיוון שהוא מציע איזון טוב בין בטיחות העיניים וחדירה לאטמוספירה. לייזרים בטווח אורכי גל זה נוטים פחות לגרום נזק לעיניים אנושיות מאשר אלו הנפלטים באורכי גל קצרים יותר ויכולים לתפקד היטב בתנאי מזג אוויר שונים.
בעוד שלייזרי 1.5 מיקרומטר מתפקדים טוב יותר מאור נראה בערפל ובגשם, יכולתם לחדור מכשולים אטמוספריים עדיין מוגבלת. ביצועים בתנאי מזג אוויר קשים טובים יותר בדרך כלל מלייזרים בעלי אורך גל קצר יותר, אך אינם יעילים כמו אפשרויות לאורכי גל ארוכים יותר.
בעוד שלייזרי סיבים פועמים של 1.5 מיקרומטר עשויים לייקר בתחילה את העלות של מערכות LIDAR בשל הטכנולוגיה המתוחכמת שלהן, התקדמות בייצור ויתרונות קנה מידה צפויים להפחית את העלויות לאורך זמן. היתרונות שלהם במונחים של ביצועים ובטיחות נתפסים כמצדיקים את ההשקעה. הביצועים המעולים ותכונות הבטיחות המשופרות המסופקים על ידי לייזרים סיבים פועם 1.5μm הופכים אותם להשקעה משתלמת עבור מערכות LIDAR לרכב.