خلفية ليدار السيارات
من عام 2015 إلى عام 2020، أصدرت الدولة العديد من السياسات ذات الصلة، مع التركيز على "المركبات الذكية المتصلة' و 'المركبات ذاتية القيادةفي بداية عام 2020، أصدرت الدولة خطتين: استراتيجية ابتكار وتطوير المركبات الذكية وتصنيف أتمتة قيادة السيارات، لتوضيح الموقف الاستراتيجي واتجاه التطوير المستقبلي للقيادة الذاتية.
نشرت شركة Yole Development، وهي شركة استشارية عالمية، تقريرًا بحثيًا صناعيًا مرتبطًا بـ "Lidar لتطبيقات السيارات والصناعة"، وذكر أن سوق الليدار في مجال السيارات يمكن أن يصل إلى 5.7 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2026، ومن المتوقع أن معدل النمو السنوي المركب قد يتوسع إلى أكثر من 21٪ في السنوات الخمس المقبلة.
ما هو LiDAR للسيارات؟
ليدار (LiDAR)، اختصارًا لـ "كشف الضوء وتحديد المدى"، هي تقنية ثورية أحدثت نقلة نوعية في صناعة السيارات، لا سيما في مجال المركبات ذاتية القيادة. تعمل هذه التقنية عن طريق إصدار نبضات ضوئية - عادةً من ليزر - نحو الهدف، وقياس الوقت الذي يستغرقه الضوء للارتداد إلى المستشعر. تُستخدم هذه البيانات بعد ذلك لإنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد مفصلة للبيئة المحيطة بالمركبة.
تشتهر أنظمة الليدار بدقتها وقدرتها العالية على اكتشاف الأجسام، مما يجعلها أداةً لا غنى عنها في القيادة الذاتية. فعلى عكس الكاميرات التي تعتمد على الضوء المرئي، والتي قد تواجه صعوبات في ظروف معينة، مثل الإضاءة المنخفضة أو أشعة الشمس المباشرة، توفر مستشعرات الليدار بيانات موثوقة في مختلف ظروف الإضاءة والطقس. علاوةً على ذلك، تتيح قدرة الليدار على قياس المسافات بدقة اكتشاف الأجسام وحجمها وحتى سرعتها، وهو أمر بالغ الأهمية للتنقل في ظروف القيادة المعقدة.
مخطط تدفق مبدأ عمل LiDAR
تطبيقات الليدار في الأتمتة:
تُركز تقنية الليدار (كشف الضوء وتحديد المدى) في صناعة السيارات بشكل أساسي على تعزيز سلامة القيادة وتطوير تقنيات القيادة الذاتية. تقنيتها الأساسية،زمن الرحلة (ToF)يعمل النظام عن طريق إصدار نبضات ليزر وحساب الوقت اللازم لانعكاس هذه النبضات عن العوائق. تُنتج هذه الطريقة بيانات "سحابة النقاط" عالية الدقة، والتي تُمكّن من إنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد مُفصّلة للبيئة المحيطة بالمركبة بدقة تصل إلى سنتيمتر واحد، مما يُتيح للسيارات قدرة فائقة على التعرّف المكاني.
يتركز تطبيق تقنية LiDAR في قطاع السيارات بشكل أساسي في المجالات التالية:
أنظمة القيادة الذاتية:يُعدّ الليدار من التقنيات الأساسية لتحقيق مستويات متقدمة من القيادة الذاتية. فهو يُدرك بدقة البيئة المحيطة بالمركبة، بما في ذلك المركبات الأخرى والمشاة وإشارات الطرق وحالة الطريق، مما يُساعد أنظمة القيادة الذاتية على اتخاذ قرارات سريعة ودقيقة.
أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS):في مجال مساعدة السائق، يتم استخدام LiDAR لتحسين ميزات سلامة السيارة، بما في ذلك التحكم التكيفي في ثبات السرعة، والفرملة في حالات الطوارئ، واكتشاف المشاة، ووظائف تجنب العوائق.
الملاحة وتحديد المواقع في المركبات:يمكن للخرائط ثلاثية الأبعاد عالية الدقة التي تم إنشاؤها بواسطة LiDAR أن تعمل على تحسين دقة تحديد موقع المركبات بشكل كبير، وخاصة في البيئات الحضرية حيث تكون إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) محدودة.
مراقبة وإدارة حركة المرور:يمكن استخدام تقنية LiDAR لمراقبة وتحليل تدفق حركة المرور، مما يساعد أنظمة المرور في المدينة على تحسين التحكم في الإشارات وتقليل الازدحام.
للاستشعار عن بعد، وتحديد المدى، والأتمتة وDTS، وما إلى ذلك.
هل تحتاج إلى استشارة مجانية؟
الاتجاهات نحو تقنية LiDAR في السيارات
1. تصغير حجم الليدار
يرى قطاع صناعة السيارات أن المركبات ذاتية القيادة يجب ألا تختلف في مظهرها عن السيارات التقليدية للحفاظ على متعة القيادة وكفاءة الديناميكية الهوائية. وقد دفع هذا التوجه نحو تصغير أنظمة الليدار. ويتمثل الهدف المستقبلي الأمثل في أن يكون الليدار صغيرًا بما يكفي لدمجه بسلاسة في هيكل السيارة. وهذا يعني تقليل الأجزاء الميكانيكية الدوارة أو حتى التخلص منها، وهو تحول يتماشى مع التحول التدريجي للقطاع من هياكل الليزر الحالية إلى حلول الليدار ذات الحالة الصلبة. يوفر الليدار ذو الحالة الصلبة، الخالي من الأجزاء المتحركة، حلاً مدمجًا وموثوقًا ومتينًا يلبي المتطلبات الجمالية والوظيفية للمركبات الحديثة.
2. حلول LiDAR المضمنة
مع تطور تقنيات القيادة الذاتية في السنوات الأخيرة، بدأ بعض مصنعي الليدار بالتعاون مع موردي قطع غيار السيارات لتطوير حلول تُدمج الليدار في أجزاء من السيارة، مثل المصابيح الأمامية. لا يقتصر هذا التكامل على إخفاء أنظمة الليدار والحفاظ على المظهر الجمالي للسيارة فحسب، بل يُعزز أيضًا الموقع الاستراتيجي لتحسين مجال رؤية الليدار ووظائفه. بالنسبة لسيارات الركاب، تتطلب بعض وظائف أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) تركيز الليدار على زوايا محددة بدلاً من توفير رؤية بزاوية 360 درجة. ومع ذلك، بالنسبة لمستويات أعلى من القيادة الذاتية، مثل المستوى 4، تتطلب اعتبارات السلامة مجال رؤية أفقيًا بزاوية 360 درجة. ومن المتوقع أن يؤدي هذا إلى تكوينات متعددة النقاط تضمن تغطية كاملة حول السيارة.
3.خفض التكاليف
مع نضج تقنية الليدار وتوسع نطاق إنتاجها، تنخفض التكاليف، مما يُتيح دمج هذه الأنظمة في مجموعة أوسع من المركبات، بما في ذلك الطرازات متوسطة المدى. ومن المتوقع أن يُسرّع انتشار تقنية الليدار اعتماد ميزات السلامة المتقدمة والقيادة الذاتية في سوق السيارات.
تتكون أجهزة LIDAR الموجودة في السوق اليوم في الغالب من أجهزة LIDAR 905 نانومتر و1550 نانومتر/1535 نانومتر، ولكن من حيث التكلفة، تتمتع تقنية 905 نانومتر بالميزة.
· ليدار 905 نانومترعمومًا، تُعدّ أنظمة ليدار 905 نانومتر أقل تكلفةً نظرًا لتوفر مكوناتها على نطاق واسع وعمليات التصنيع المتطورة المرتبطة بهذا الطول الموجي. هذه الميزة من حيث التكلفة تجعل ليدار 905 نانومتر خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي يكون فيها المدى وسلامة العين أقل أهمية.
· 1550/1535 نانومتر ليدار:تميل مكونات أنظمة 1550/1535 نانومتر، مثل الليزر وأجهزة الكشف، إلى أن تكون أكثر تكلفة، ويعود ذلك جزئيًا إلى قلة انتشار هذه التقنية وتعقيد مكوناتها. ومع ذلك، قد تُبرر فوائد السلامة والأداء ارتفاع التكلفة في بعض التطبيقات، وخاصةً في مجال القيادة الذاتية حيث يُعدّ الكشف عن بُعد والسلامة أمرًا بالغ الأهمية.
[وصلة:اقرأ المزيد عن المقارنة بين 905 نانومتر و1550 نانومتر/1535 نانومتر LiDAR]
4. زيادة السلامة وتحسين أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS)
تُحسّن تقنية الليدار أداء أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) بشكل ملحوظ، حيث تُزوّد المركبات بقدرات رسم خرائط بيئية دقيقة. تُحسّن هذه الدقة ميزات السلامة، مثل تجنب الاصطدام، وكشف المشاة، ونظام تثبيت السرعة التكيفي، مما يدفع قطاع السيارات نحو تحقيق القيادة الذاتية بالكامل.
الأسئلة الشائعة
في المركبات، تُصدر مستشعرات الليدار نبضات ضوئية ترتد عن الأجسام وتعود إليها. ويُستخدم الوقت الذي تستغرقه النبضات للعودة لحساب المسافة إلى الأجسام. تساعد هذه المعلومات في إنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد مفصلة لمحيط المركبة.
يتكون نظام LIDAR النموذجي للسيارات من ليزر لإصدار نبضات ضوئية، وجهاز مسح وبصريات لتوجيه النبضات، وجهاز كشف ضوئي لالتقاط الضوء المنعكس، ووحدة معالجة لتحليل البيانات وإنشاء تمثيل ثلاثي الأبعاد للبيئة.
نعم، يستطيع الليدار اكتشاف الأجسام المتحركة. بقياس تغير موقع الأجسام بمرور الوقت، يستطيع الليدار حساب سرعتها ومسارها.
تم دمج LIDAR في أنظمة سلامة المركبات لتعزيز الميزات مثل التحكم التكيفي في ثبات السرعة وتجنب الاصطدام واكتشاف المشاة من خلال توفير قياسات دقيقة وموثوقة للمسافة واكتشاف الكائنات.
تتضمن التطورات المستمرة في تكنولوجيا LIDAR للسيارات تقليل حجم وتكلفة أنظمة LIDAR، وزيادة نطاقها ودقتها، ودمجها بشكل أكثر سلاسة في تصميم المركبات ووظائفها.
ليزر الألياف النبضي بطول موجة 1.5 ميكرومتر هو نوع من مصادر الليزر يُستخدم في أنظمة LIDAR للسيارات، ويُصدر ضوءًا بطول موجة 1.5 ميكرومتر. يُولّد نبضات قصيرة من الأشعة تحت الحمراء تُستخدم لقياس المسافات عن طريق ارتدادها عن الأجسام وعودتها إلى مستشعر LIDAR.
يُستخدم الطول الموجي 1.5 ميكرومتر لأنه يوفر توازنًا جيدًا بين سلامة العين ونفاذيتها للجو. أشعة الليزر في هذا النطاق الموجي أقل عرضة لضرر العين البشرية من تلك التي تُصدر بأطوال موجية أقصر، ويمكنها العمل بكفاءة في مختلف الظروف الجوية.
على الرغم من أن أداء ليزرات 1.5 ميكرومتر يتفوق على الضوء المرئي في الضباب والمطر، إلا أن قدرتها على اختراق العوائق الجوية لا تزال محدودة. يكون الأداء في الظروف الجوية السيئة أفضل عمومًا من ليزرات الطول الموجي الأقصر، ولكنه ليس بنفس فعالية ليزرات الطول الموجي الأطول.
في حين أن ليزرات الألياف النبضية بطول 1.5 ميكرومتر قد تزيد تكلفة أنظمة الليدار في البداية نظرًا لتقنيتها المتطورة، فمن المتوقع أن تُخفّض التطورات في التصنيع واقتصادات الحجم التكاليف بمرور الوقت. وتُعتبر مزاياها من حيث الأداء والسلامة مبررًا للاستثمار. إن الأداء المتفوق وميزات السلامة المُحسّنة التي توفرها ليزرات الألياف النبضية بطول 1.5 ميكرومتر تجعلها استثمارًا مُجديًا في أنظمة الليدار للسيارات..