LiDAR (Light Detection and Ranging) er en transformativ teknologi, der spiller en afgørende rolle i udviklingen af moderne biler, især autonome køretøjer. Denne teknologi er en sensorisk metode, der bruger laserlys til at måle afstande, skabe højopløselige 3D-kort og registrere objekter omkring en bil. Denne artikel forklarer, hvad LiDAR er, hvordan det fungerer, og hvilken rolle det spiller i bilindustrien.
Hvad er LiDAR, og hvordan fungerer det?
LiDAR er en teknologi, der bruges i biler til at skabe højopløselige 3D-kort over køretøjets omgivelser.
LiDAR bruger laserpulser til at bestemme afstande ved at måle den tid, det tager for et lysignal at rejse til et objekt og tilbage igen. Dette system består af tre hovedkomponenter:
- Laserudsender: Projekterer laserstråler ind i omgivelserne.
- Sensorreceiver: Registrerer det tilbagevendende lysignal.
- Behandlingsenhed: Tolkning af dataene for at skabe et 3D-kort.
Den grundlæggende ligning, der anvendes, er:
Afstand = (Lys hastighed x Tiden for rejse)/2
LiDAR opererer ved bølgelængder i det nær-infrarøde spektrum (850 nm til 1550 nm). De fleste bilsystemer bruger 905 nm for omkostningseffektivitet, men avancerede systemer kan bruge 1550 nm for at opnå bedre rækkevidde og sikkerhed for menneskelige øjne.
Anvendelser af LiDAR i biler
1. Autonom kørsel
LiDAR er en hjørnesten i selvkørende teknologi. LiDAR muliggør, at køretøjer kan “se” deres miljø i realtid, hvilket gør det muligt at registrere hindringer, vejgrænser og andre køretøjer. For eksempel:
- Waymos autonome køretøjer er stærkt afhængige af LiDAR for 360-graders opfattelse.
- Tesla vælger på den anden side systemer baseret på vision uden LiDAR.
2. Avancerede førerassisterende systemer (ADAS)
Selv i ikke-fuldt autonome køretøjer forbedrer LiDAR funktioner såsom:
- Adaptiv fartpilot: Opretholdelse af sikre afstande.
- Nødopbremsning: Registrering af fodgængere og køretøjer i blinde vinkler.
- Filbevaringsassistance: Oprettelse af præcise filmodeller.
3. Kortlægning og lokalisering
LiDAR skaber detaljerede 3D-kort, der bruges til navigation. Disse kort hjælper autonome biler med at lokalisere sig med centimetrisk præcision, især i komplekse miljøer som byområder.
Sammenligning med andre sensorsystemer
LiDAR udmærker sig ved rumlig opfattelse og opløsning, men har begrænsninger med hensyn til omkostninger og følsomhed over for vejrfænomener.
Aktuelle LiDAR-systemer i biler
1. Mekanisk LiDAR
Traditionelle LiDAR-systemer bruger roterende spejle til at give 360-graders dækning. Eksempler inkluderer:
- Velodyne HDL-64E: Bredt anvendt i tidlige prototyper af autonome køretøjer.
- Omkostninger: Over $70,000 per system (nu faldende).
2. Solid-state LiDAR
Nye LiDAR-modeller fjerner bevægelige dele for at øge holdbarheden og reducere omkostningerne. Eksempler:
- InnovizOne: Kompakt og omkostningseffektiv, brugt af BMW.
- Omkostninger: Omkring $1,000 (masseproduktion forventes at sænke omkostningerne yderligere).
3. Frekvensmoduleret kontinuerlig bølge (FMCW) LiDAR
Denne fremvoksende teknologi tilbyder fordele i langdistance-detektion og immunitet over for sollys. Eksempel: Aeva FMCW LiDAR.
Udfordringer ved integration af LiDAR i biler
1. Omkostninger:
LiDAR-systemer er dyre, men priserne falder på grund af teknologiske fremskridt og masseproduktion.
2. Vejrpåvirkninger:
Regn, tåge og sne spreder lasersignaler, hvilket reducerer nøjagtigheden. Virksomheder arbejder på algoritmer for at mindske denne påvirkning.
3. Strømforbrug:
Højopløselige LiDAR-sensorer kræver betydelig behandlingskraft.
4. Størrelse og integration:
Klumpede design af tidlige LiDAR-systemer er ikke velegnede til strømlinede bildesign. Solid-state LiDAR adresserer denne udfordring.
Virkelige eksempler
1. Waymo:
Googles selvkørende projekt benytter specialfremstillede LiDAR-sensorer og påstår overlegen opfattelse på en afstand af 300 meter.
2. Audi A8:
Audi A8 2019 var den første produktionsbil, der inkluderede LiDAR (Valeo Scala) til niveau 3 autonomi, i stand til automatiseret motorvejskørsel.
3. Luminar’s partnerskab med Volvo:
Volvos EX90 bruger Luminar’s LiDAR til avanceret sikkerhed, der registrerer objekter op til 250 m væk.
Fremtidige tendenser inden for LiDAR-teknologi
1. Omkostningsreduktion:
Masseproduktion og fremskridt, såsom chip-skala integration, forventes at reducere LiDAR-omkostningerne til under $500 per system inden 2030.
2. Miniaturisering:
LiDAR-sensorer bliver mindre og mere diskrete, hvilket muliggør problemfri integration i bildesign.
3. Forbedret rækkevidde og opløsning:
Næste generations LiDAR sigter mod at registrere objekter over 400 m med forbedret detalje.
4. Hybridsystemer:
Kombinationen af LiDAR med kameraer og radar vil sandsynligvis forblive standarden for autonome køretøjer.
LiDAR er en central teknologi, der former fremtiden for mobilitet. LiDAR tilbyder enestående nøjagtighed i kortlægning og opfattelse, hvilket gør det uundgåeligt for autonome køretøjer og avancerede sikkerhedsfunktioner. Selvom der stadig er udfordringer, lover kontinuerlig innovation og samarbejde mellem bilproducenter og LiDAR-producenter en fremtid, hvor LiDAR bliver en standardfunktion i biler, der fremmer en sikrere og mere effektiv transport.
