LiDAR ilumina el camino

0
1565
lidar

No puedes navegar por el mundo sin percibir lo que te rodea, a través de la vista o por algún otro medio, y lo mismo ocurre con los automóviles. Además de los mapas de alta definición que ayudan a determinar con precisión dónde se encuentra un vehículo, los fabricantes de automóviles están buscando nuevas formas en que un auto manejado puede reaccionar a las personas y objetos a lo largo de su trayectoria. Con suficiente apoyo, algunos podrían estar en la ruta el próximo año.

La tecnología más nueva en este ámbito es el sensor LiDAR (detección de luz y alcance), y su utilidad no se limita a los autos que conducen por sí mismos. Pronto estará disponible en vehículos que ofrezcan funciones ADAS (sistemas avanzados de asistencia al conductor) como la detección de peatones con frenado automático de emergencia. LiDAR es un complemento de los radares y cámaras que se encuentran en los automóviles equipados con ADAS en la actualidad.

Las capacidades importan, junto con el precio

“No se trata de un solo sensor, se trata de combinar todos estos sensores”, dice Frederic Bruneteau, director gerente y fundador de Ptolemus Consulting Group en Bruselas, Bélgica. Juntos forman la combinación correcta “que resuelve todos los problemas que usted quiere resolver”, agrega.

“Los tres sensores tienen diferentes fortalezas y debilidades”, explica Shiv Patel, analista investigador de movilidad inteligente y automotriz de ABI Research en Wellingborough, Inglaterra. “El radar tiene gran alcance pero mala resolución. La cámara tiene un alcance pobre y una gran resolución, pero le cuesta interpretar las distancias a otros vehículos, y también lo hace en condiciones de poca luz. Y LiDAR se sienta entre los dos. El rango no es tan bueno como el radar y la resolución no es tan buena como la cámara, pero es mejor que la cámara en condiciones adversas “. Dice:” Vamos a necesitar los tres tipos de sensores en un auto con auto. . ”

El principal desafío de LiDAR es la fijación de precios. Sin embargo, Patel dice que las caídas de precios son inevitables, señalando que los sistemas de frenos antibloqueo (ABS) cuestan $ 8,000 cada uno cuando se introdujeron hace décadas, y ahora cuestan $ 50 cada uno. Los precios ahora pueden alcanzar las decenas de miles de dólares por unidad en el extremo superior, y por debajo de los 1.000 dólares en el extremo inferior, pero anteriormente los precios del LiDAR oscilaban por encima de los 75.000 dólares cada uno. Patel espera que los precios de los LiDAR individuales bajen a $ 200 para 2022, mientras que el objetivo actual de la industria es de $ 500 o menos.

Por supuesto, el aumento de la producción de automóviles de conducción automática ayudará a reducir los precios del LiDAR al disminuir la escasez.

De acuerdo con ABI Research, se espera que los “envíos” de autos de conducción automática (Niveles de SAE 3-5) aumenten entre ahora y el final de la próxima década: de 87,000 vehículos en 2018 a 270,350 en 2020, 7.76 millones en 2025 y 37.744 millones en 2030.

ABI prevé que el mercado LiDAR aumente en ese mismo período de tiempo. Desde insignificante este año (contabilizado como 0.0 millones por ABI), los envíos mundiales de LiDAR alcanzarán 310,000 en 2020 y crecerán a 36.27 millones en 2025. Para 2030, ABI dice que 170.97 millones de sensores LiDAR se enviarán a nivel mundial.

Las asociaciones entre fabricantes de automóviles, proveedores de nivel 1 (o primarios) y fabricantes de sensores (proveedores de nivel 2) también desempeñarán un papel en la proliferación de LiDAR y en la disminución de los precios. Patel apunta a la conducción autónoma DRVLINE de Samsung y su plataforma ADAS debutó en CES 2018. DRVLINE presenta una selección de sensores LiDAR de los socios de Samsung: Quanergy, Innoviz, Tetravue y Occulii, además de un nuevo sistema de cámara ADAS creado por Samsung y Harman.

lidar autos

Evolución a la revolución

“Para cualquier tipo de automatización de vehículos, lo primero que debe hacer es construir un módulo de percepción”, dice Dan Galves de Mobileye, una unidad de Intel. Esto permite que el vehículo reaccione a las formas y texturas que lo rodean, incluidas las de personas, vehículos, obstrucciones, marcas de carril y colores de semáforo. Pero mientras las cámaras pueden detectar ambos tipos de información, el radar y el LiDAR solo reconocen formas.

Galves dice: “usamos las cámaras como la principal fuente de información para la percepción, y luego usamos LiDAR y el radar como una redundancia para la forma. Para la textura, usamos un mapa de alta definición para la redundancia “. Todo combinado,” se puede construir un modelo muy preciso del entorno alrededor del vehículo “, dice.

Hasta la fecha, Mobileye ha integrado LiDAR en vehículos de demostración exclusivamente, incluido uno que se mostró en el CES 2018. Pero Galves dice que el próximo año un fabricante de automóviles de “nombre familiar” lanzará el primer vehículo de producción con un sistema basado en Mobileye LiDAR para la autonomía de Nivel 3.

Más aún, debido a que el conductor siempre tiene el control del vehículo en los niveles 1 y 2, “limita la cantidad de redundancia [necesaria]”, dice. “Realmente no creemos que LiDAR sea necesario para nada por debajo del Nivel 3”.

A pesar de los avances, podrían pasar otros cinco años antes de que la mayoría de las compañías LiDAR estén listas para el mercado masivo, dice el Dr. Christoph Schroeder, director de inteligencia de vehículos en el equipo de manejo autónomo de Mercedes-Benz Research & Development North America (MBRDNA) en Sunnyvale CA Los proveedores tienen el desafío de producir económicamente los chips internos necesarios para operar los LiDAR, dice Schroeder. Un automóvil totalmente autónomo requiere al menos cuatro LiDAR para ver todos los 360 grados, dice.

La visión y la percepción del automóvil han avanzado rápidamente desde que la industria automotriz comenzó a trabajar en automóviles autónomos hace 10 años. Con las cámaras, es posible distinguir a los peatones entre sí, y eso es “un gran paso adelante”, dice Schroeder. Avances similares ocurrieron con los radares. Sin embargo, todavía hay espacio para mejorar con los tres tipos de sensores (cámara, radar y LiDAR) y el software de aprendizaje profundo que funciona con ellos. MBRDNA y otros fabricantes de automóviles tienen equipos dedicados que trabajan en tecnologías de percepción de automóviles “para que sea robusto y capaz de manejar más situaciones”, dice.

 

Daimler AG y MBRDNA están siguiendo caminos paralelos, dice Schroeder. El primero es evolutivo y lleva a ADAS mejorado en vehículos que están en producción o que se aproximan. El segundo es revolucionario, conduciendo hacia autos totalmente autónomos. El buque insignia S-Class es un ejemplo de la primera; una nueva generación introducida el año pasado utiliza datos de mapas y navegación para mejorar la detección de la cámara y el radar para automatizar mejor el comportamiento de conducción en curvas. Con respecto a esto último, Schroeder menciona la empresa conjunta de MBRDNA con Bosch, anunciada el año pasado.

 

Toyota está abriendo una instalación automatizada de pruebas de vehículos en Ottawa Lake, MI, en octubre. Bajo los auspicios del Toyota Research Institute, la instalación está diseñada para “replicar de forma segura los exigentes escenarios de manejo de” caso extremo “, demasiado peligrosos para realizar en las vías públicas”. Pero su enfoque está en ADAS, no en la autonomía.

 

BMW abrió este año un nuevo Centro de conducción autónoma en Munich, Alemania, que alberga a 1.800 trabajadores, incluidos algunos socios de BMW como Intel y Mobileye.

 

Piezas del rompecabezas: Mecánico, Estado sólido e híbrido.

Hay básicamente dos tipos de LiDAR disponibles para los fabricantes de automóviles: de estado sólido, que no contienen partes móviles, y mecánicos, que contienen espejos giratorios. Pero un tercer tipo también está en el mercado de un proveedor: un LiDAR “híbrido” de estado sólido que gira en un rodamiento de bolas.

 

Schroeder de MBRDNA sostiene que los LiDAR mecánicos e híbridos son útiles en aplicaciones a corto plazo porque han estado disponibles por más tiempo pero son vulnerables al “desgaste”. Por lo tanto, el futuro pertenece al estado sólido, que “probablemente funcionará en 10 años”. como lo hace ahora “, dice.

 

Ese es un sentimiento que se hace eco de otros iniciados. Afirma LiDAR mecánico el rango, la resolución y el campo de visión necesarios para que los vehículos sin conductor lleguen a la carretera lo más pronto posible y eso será más importante en el mercado de la flota como servicio (MaaS) que los precios unitarios altos de $ 4,000 y más, afirma ABI. Patel de la investigación. Espera que Waymo esté entre los primeros usuarios de los LiDAR mecánicos en el lanzamiento de un servicio de robotaxi este año.

 

A la inversa, Patel espera que los LiDAR de estado sólido con un precio inferior a $ 500 se implementen en masa en vehículos semiautónomos y autónomos de propiedad personal (niveles SAE 3-5) en el plazo 2020-2025. Sin embargo, señala que ya está disponible un automóvil de Nivel 3 equipado con LiDAR: el Audi A8 2018, que incorpora una unidad mecánica fabricada por Valeo. (El escáner láser Valeo SCALA se demostró en CES 2015.)

 

ABI Research calcula que los envíos mundiales de LiDAR mecánicos y de estado sólido serán menos de un millón este año (0.00). Pero predice que los envíos de LiDAR de estado sólido se dispararán de 240,000 en 2020 a 35.24 millones en 2025 y 158.94 millones en 2030. En comparación, ABI Research pronostica que los envíos de LiDAR mecánicos serán 70,000 en 2020, 1.03 millones en 2025 y 12.03 millones en 2030.

 

En mayo, la empresa innovadora de LiDAR, Innoviz, anunció que suministrará sus sensores de estado sólido patentados a BMW Group a través de una sociedad con Magna, uno de los proveedores de tecnología automotriz más grandes del mundo. El fabricante de automóviles utilizará una plataforma de tecnología de conducción autónoma Magna que comprende LiDAR, radar y otros sensores en autos de conducción automática que planea vender a los consumidores en 2021. Los LiDAR de InnovizOne son lo suficientemente pequeños como para integrarse en la parrilla delantera de un automóvil y están acoplados a la pila de software de visión artificial de Innoviz y algoritmos para la detección y clasificación de objetos.

 

Además del costo y el tamaño, un gran desafío para los fabricantes de LiDAR ha sido el rendimiento en condiciones de luz solar brillante y cerca de los haces de luz de otros LiDAR, dice Omer David Keilaf, CEO de Innoviz, con sede en Israel. Él dice que Innoviz ha superado esto a través de su diseño óptico patentado, sistemas microelectromecánicos (MEMS), detectores y procesamiento de señales.

Dos formas de distinguir un LiDAR de otro son la longitud de onda de su haz de luz láser (sub-1000 nanómetros o 1,550 nanómetros), y la forma en que el haz de luz es dirigido (mecánicas o las alternativas de estado sólido MEMS, Flash y OPA u ópticas). matriz de fase).

Innoviz persiguió una longitud de onda por debajo de 1000 nm porque no requiere que se incorpore un mecanismo de enfriamiento en el LiDAR y se puede construir con chips de silicona estándar que infunden grandes reducciones de costos, a diferencia de los LiDAR de 1.550 nm, dice Keilaf. La compañía optó por MEMS porque es una tecnología de estado sólido madura y menos costosa de producir a gran escala.

Velodyne LiDAR Inc., con sede en San José, ha estado en el campo LiDAR durante 10 años, dice el CTO Anand Gopalan, y también ha elegido MEMS por debajo de 1.000 nm para cumplir con los requisitos automotrices a precios competitivos con la capacidad de escalar en grandes volúmenes. Pero para uno de sus dos diseños LiDAR, llamado Puck, Velodyne patentó colocar el sensor de estado sólido en un eje giratorio para lograr un campo de visión único de 360 ​​grados. Para el otro, llamado Velarray, la compañía ideó una “tecnología de dirección de haz sin fricción” que produce un campo de visión estrecho de 120 grados.

Si bien el Puck es óptimo para los autos que conducen por sí mismos, el Velarray está orientado a aplicaciones ADAS como el frenado automático de emergencia y el monitoreo del punto ciego. Gopalan dice que hay cuatro modelos diferentes de Velodyne LiDAR denominados 16, 32, 64 y 128 (para el número de láseres que contienen). Los 16 y 32 también pueden abordar funciones de ADAS, como el frenado automático de emergencia, la detección de puntos ciegos, la prevención de colisiones, además del auto-manejo a menos de 35 millas por hora.

 

Gopalan anticipa que los primeros autos de producción de Level 3 con Velarray LiDARS y Puck 16 para ADAS estarán disponibles en 2020 o 2021, así como los autos de nivel 4 o 5 equipados con Puck 32, 64 y 128.

que es lidar

¿Se necesitan LiDARS?

Jada Tapley, vicepresidente de ingeniería avanzada en Aptiv PLC, un proveedor de primer nivel de tecnologías de seguridad activa automotriz, dice que no hay rival para la precisión de LiDAR en la identificación de objetos como el neumático de un camión en la carretera. “Es por eso que creemos firmemente en la necesidad de LiDAR”, agrega Tapley.

 

Pero mientras que Aptiv crea sus propias cámaras y radares para los fabricantes de automóviles, invirtió en tres fabricantes de LiDAR en el producto de origen: Innoviz y Leddartech en 2017, y Quanergy en 2016.

“Lo que está viendo es un rompecabezas de optimización”, afirma John Buszek, director de ADAS y manejo autónomo de Renesas Electronics America, un fabricante de semiconductores para automóviles con sede en Farmington Hills, MI. Se basa en “tomar datos sin procesar del sensor y descubrir qué es el mundo alrededor del vehículo y dónde realmente se incrementa la información, está en ese nivel de percepción”, dice Buszek. “A este negocio de conducción autónoma no le faltan áreas de innovación. Está por todo el lugar “.

 

DEJA UNA RESPUESTA

Por favor ingrese su comentario!
Por favor ingrese su nombre aquí