تكبير / Aurich
Lidar ، اختصار لرادار الضوء ، هي تقنية تمكين حاسمة للسيارات ذاتية القيادة. توفر المستشعرات ثلاثية الأبعاد نقطة سحابة من محيط السيارة ، والمفهوم ساعد الفرق الفوز في DARPA Urban Challengeback في عام 2007. أنظمة Lidar لها كان معيارا على السيارات ذاتية القيادة منذ ذلك الحين.
في السنوات الأخيرة ، تم إنشاء العشرات من الشركات الناشئة ليدار تحدي زعيم الصناعة فيلودين. لقد قدموا جميعهم وعوداً كبيرة حول أفضل الأسعار والأداء. في بداية عام 2018 ، آرس غطت الاتجاهات الرئيسية في صناعة ليدر ولماذا الخبراء من المتوقع أن تصل أنظمة أرخص ، في السنوات القليلة المقبلة. لكن هذه القطعة لم تتطرق إلى الكثير من التفاصيل حول ليدار الفردية الشركات – إلى حد كبير لأن معظم الشركات كانت تحت حراسة مشددة معلومات حول كيفية عمل تقنيتهم.
ولكن على مدار العام الماضي ، حصلت على دفق مستمر من الملاعب من شركات Lidar ، ولقد تحدثت مع العديد منهم كما كنت استطاع. آرس الآن على اتصال مع كبار المسؤولين التنفيذيين من في ما لا يقل عن ثماني شركات ليدار وكذلك غيرها من الشركات المشاركة في الصناعة كعملاء أو محللين. هذه المحادثات لها قدمت الكثير من البصيرة ليس فقط في الاتجاهات في الليدر الصناعة بشكل عام ولكن أيضا عن التكنولوجيا والأعمال استراتيجية الشركات الفردية.
Contents
قراءة متعمقة
لماذا يعتقد الخبراء أرخص ، وأفضل يدر هو الصحيح في جميع أنحاء ركن
اليوم ، هناك ثلاث طرق كبيرة تختلف منتجات ليدار عنها واحد اخر. وبعد وضع هذه الأساليب ، يصبح الأمر أسهل فهم التكنولوجيا من عشر شركات ليدر الرائدة.
للحفاظ على هذا المسح للمناظر الطبيعية ليدار ، أنا التمسك الشركات المستقلة التي تركز في المقام الأول على ليدار اعمال. هذا يعني أنني لن أغطي ليدر Waymo في البيرة التكنولوجيا ، بدء التشغيل ليدار جنرال موتورز وفورد المكتسبة في عام 2017 ، أو جهود ليدار للشركات الكبرى مثل فاليو (صانع ليدار في أودي 2018 و 2019 إصدارات A7 و A8) ، بايونير ، أو القاري. من الصعب الحصول على هذه الشركات الكبيرة لتقدم لنا تفاصيل حول تقنية lidar – وهناك الكثير من الأرض لتغطية دونهم.
العوامل الثلاثة الكبرى التي تميز أجهزة استشعار ليدار
الفكرة الأساسية ليدر بسيطة: جهاز استشعار يرسل الليزر الحزم في اتجاهات مختلفة وينتظر منهم أن يعودوا. نظرًا لأن الضوء يسير بسرعة معروفة ، فإن زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا يعطي تقدير دقيق للمسافة.
في حين أن الفكرة الأساسية بسيطة ، فإن التفاصيل معقدة بسرعة. يتعين على كل صانع ليدار اتخاذ ثلاثة قرارات أساسية: كيف نقطة الليزر في اتجاهات مختلفة ، وكيفية قياس ذهابا وإيابا الوقت ، وما تواتر الضوء للاستخدام. سوف ننظر في كل من هذه بدورها.
تقنية توجيه الشعاع: معظم ليدر الرائدة تستخدم المستشعرات إحدى الطرق الأربعة لتوجيه حزم الليزر بأشكال مختلفة استخدم اتجاهات (شركتان أغطيهما هنا – Baraja و Cepton – أخرى التقنيات التي لم توضحها بالكامل):
- ليدار الغزل. خلق فيلودين الحديث صناعة ليدار حوالي عام 2007 عندما قدمت وحدة ليدار ذلك مكدسة 64 الليزر في عمود عمودي وتدور كل شيء حوالي عدة مرات في الثانية الواحدة. أجهزة الاستشعار VELODYNE الراقية لا تزال تستخدم هذا النهج الأساسي ، وعلى الأقل منافس واحد ، Ouster ، لديه دعوى تابعة. هذا النهج لديه ميزة 360 درجة تغطية ، ولكن النقاد يتساءلون عما إذا كان يمكن صنع ليدار الغزل رخيص وموثوق بما فيه الكفاية للاستخدام في السوق الشامل.
- lidaruses المسح الميكانيكي مرآة لإعادة توجيه ليزر واحد في اتجاهات مختلفة. بعض ليدار الشركات في هذه الفئة تستخدم تقنية تسمى a نظام الميكانيكية والكهربائية الدقيقة (MEMS) لقيادة المرآة.
- بصري مجموعة مراحل lidar يستخدم arow من البواعث التي يمكن أن تغير اتجاه شعاع الليزر عن طريق ضبط المرحلة النسبية للإشارة من جهاز إرسال إلى آخر. سنقوم بوصف هذه التقنية بالتفصيل في القسم Quanergy.
- Lidar فلاش يضيء الحقل بأكمله مع ومضة واحدة.تقنيات lidar فلاش الحالية تستخدم واحدة ليزر واسع الزاوية. هذا يمكن أن يجعل من الصعب الوصول إلى نطاقات طويلة لأن أي نقطة معينة تحصل على جزء صغير فقط من المصدر ضوء الليزر. شركة واحدة على الأقل (Ouster) تخطط ل في نهاية المطاف بناء أنظمة فلاش ليزر متعددة التي لديها مجموعة من الآلاف أو الملايين من أشعة الليزر – أشار كل منها بطريقة مختلفة اتجاه.
قياس المسافة
Lidar يقيس الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر إلى كائن و خطوة للخلف. هناك ثلاث طرق أساسية للقيام بذلك:
- lidarsend وقت الرحلة خارج قصيرة نبض ويقيس الوقت الذي يستغرقه للكشف عن عودة فلاش.
- تردد التشكيل المستمر الموجة (FMCW) يرسل lidar شعاع مستمر تردد يتغير باطراد مع مرور الوقت. تنقسم الحزمة إلى قسمين ، مع نصف شعاع الحصول على إرسالها في العالم ، ثم يجري لم شمل مع النصف الآخر بعد أن ارتد. بسبب ال شعاع المصدر لديه تردد متغير باستمرار ، والفرق في مسافة السفر بين الحزم يترجم إلى مختلفة قليلا ترددات شعاع. هذا ينتج نمط تداخل مع إيقاع التردد الذي هو وظيفة من وقت ذهابا وإيابا (وبالتالي من مسافة ذهابا وإيابا). هذا قد يبدو وكأنه بلا داع طريقة معقدة لقياس مدى شعاع الليزر يسافر ، ولكن لديها زوجين من المزايا الكبيرة. FMCW lidar مقاوم للتداخل من وحدات ليدية أخرى أو من الشمس. FMCW ليدار يمكن أيضا useDoppler ينتقل لقياس سرعة الأجسام كذلك كما بعدهم.
- يمكن lidar موجة مستمرة– تعديل lidar موجة أن ينظر إليه كحل وسط بين الخيارين الآخرين. مثل الأساسية نظام وقت الرحلة ، ترسل لوادر AMCW إشارة ثم قياس المدة التي تستغرقها هذه الإشارة لترتد مرة أخرى. لكن في حين أن أنظمة وقت الرحلة ترسل نبضة واحدة ، AMCW ترسل الأنظمة نمطًا أكثر تعقيدًا (مثل العشوائية الزائفة دفق واحد مشفر رقميا والأصفار ، على سبيل المثال). أنصار يقول هذا يجعل AMCW lidar أكثر مقاومة للتدخل من أنظمة وقت الرحلة البسيطة.
طول الموجة الليزر
تستخدم الحروف البارزة في هذه المقالة واحدة من ثلاثة الطول الموجي: 850 نانومتر ، 905 نانومتر ، أو 1550 نانومتر.
هذا الاختيار مهم لسببين رئيسيين. واحد هو سلامة العين. ال السائل في العين البشرية شفاف للضوء عند 850 و 905 نانومتر ، السماح للضوء بالوصول إلى شبكية العين في الجزء الخلفي من العين. إذا الليزر قوي جدًا ، فقد يتسبب في تلف دائم للعين.
من ناحية أخرى ، العين مبهمة للضوء 1550nm ، والسماح 1550nm ليدار للعمل في مستويات طاقة أعلى بكثير دون التسبب تلف الشبكية. يمكن أن تترجم مستويات الطاقة الأعلى إلى أطول نطاق.
فلماذا لا يستخدم الجميع الليزر 1550nm لليدار؟ كشف ل 850 و 905nm ضوء يمكن بناؤها باستخدام رخيصة في كل مكان تقنيات السيليكون. بناء غطاء على أساس الليزر 1550nm ، في على النقيض من ذلك ، يتطلب استخدام مواد غريبة ومكلفة مثل زرنيخيد الغاليوم الإنديوم.
وعلى الرغم من أن أشعة الليزر 1550nm يمكن أن تعمل على مستويات طاقة أعلى دون التعرض لخطر على عيون البشر ، لا يزال بإمكان هذه المستويات الأعلى من الطاقة تسبب مشاكل أخرى. في معرض CES في لاس فيجاس هذا العام ، رجل ذكرت أن 1550nm الليزر قوية من AEye يدر تضررت كاميرته بشكل دائم. وبالطبع أشعة الليزر عالية الطاقة تستهلك المزيد من الطاقة ، وتخفيض نطاق السيارة والطاقة كفاءة.
مع هذه الخلفية من الطريق ، دعونا ننظر إلى 10 من الشركات الرائدة ليدار.
VELODYNE
تكبير / ثلاثة منتجات Velodyne: Alpha Puck و Velarray و Veladome.Velodyne شعاع التوجيه: الغزل
قياس المسافة: وقت الرحلة
الطول الموجي: 905nm
اخترع فيلودين ليدار ثلاثي الأبعاد الحديث على مدى عقد من الزمان قبل ذلك ، سيطرت الشركة على سوق ليدار منذ ذلك الحين. تستمر أغطية Velodyne المميزة للغزل في كل مكان السيارات ذاتية القيادة ، ومن المرجح أن تستمر الشركة في القيادة السوق في عام 2019. ولكن بعض المراقبين الصناعة السؤال عما إذا كان يمكن أن تحافظ Velodyne على هيمنتها على الصناعة في المستقبل سنوات.
في الآونة الأخيرة في أواخر عام 2017 ، ليدو فيلودين الرائد 64 ليزر كانت وحدة بيع مقابل 75000 دولار لكل منهما. قدم فيلودين أ طراز 128 ليزر جديد يشاع أنه أغلى ثمناً بقدر 100،000 دولار.
وردا على سؤال حول هذه الأرقام ، أجاب متحدث باسم فيلودين: “نحن لا تكشف الأسعار في المجال العام ، ولكن الأسعار التي هي ونقلت في المجال العام وأسعار قائمة للوحدات الفردية. ال الأسعار أقل بكثير في أحجام السيارات ونحن تقديم بنشاط لمصنعي المعدات الأصلية السيارات في هذه الأسعار المنخفضة. ”
قراءة متعمقة
لماذا قد تكون أجهزة استشعار الغزل تدور حولها لعقد آخر
تبيع Velodyne ليدرات أقل تكلفة ، بما في ذلك 16 ليزر “عفريت” النموذج الذي تم بيعه بمبلغ 4000 دولار في العام الماضي. فيلودين كما أن لديها نموذج الحالة الصلبة يسمى theVelarray. Velodyneيقول أنه نظام 905nm مع “الاحتكاك الملكية شعاع طريقة التوجيه. “Velodyne تتوقع أن يكلف في نهاية المطاف أقل من 1000 دولار في أحجام السيارات. ومع ذلك ، فإن هذه النجوم لا تقديم الأداء المتطور لفيلودن للغزل 64 و نماذج 128 الليزر.
يزعم بعض النقاد أن فيلودين كافح التصنيع وجودة المنتج.
“حساسات ليدار المتحركة الحساسة هي خبزها وزبدةها أثبتت صعوبة تصنيعها بكفاءة عالية الجودة ويمكن أن تكون هشة بشكل محبط في تطبيقات السيارات ، ” الصحفي إد نيدرمير كتب مؤخرا ، نقلا عن مصادر في قطاع المركبات المستقلة.
اعترض متحدث باسم الشركة على هذا الوصف ، قائلاً ذلك Velodyne “على مر السنين اتقن علم التصنيع هذه المجسات على نطاق واسع “و” ثبت أنها تحمل قاسية البيئات الصف السيارات. ”
وقعت Velodyne مؤخرا اتفاقية ترخيص مع Veoneer ، وهو تأسست الشركة في سلسلة التوريد السيارات. وقد Veoneer الكثير من مكونات بناء الخبرة التي تلبي شركات السيارات معايير الجودة الصارمة ، وربما معرفة طرق للقرص تصميم Velodyne الكلاسيكي بطرق لتحسين الجودة وجلب انخفاض التكاليف. لكن سيتعين عليهم التحرك بسرعة ، مثل عدد من الآخرين تسعى الشركات إلى الحصول على ليدر فيلودن.
