خلفية LiDAR للسيارات
وفي الفترة من 2015 إلى 2020، أصدرت الدولة العديد من السياسات ذات الصلة، مع التركيز على "المركبات المتصلة الذكية' و 'المركبات ذاتية القيادة'.في بداية عام 2020، أصدرت الدولة خطتين: استراتيجية ابتكار وتطوير المركبات الذكية وتصنيف أتمتة قيادة السيارات، لتوضيح الموقع الاستراتيجي واتجاه التطوير المستقبلي للقيادة الذاتية.
نشرت شركة Yole Development، وهي شركة استشارية عالمية، تقريرًا بحثيًا صناعيًا مرتبطًا بـ "ليدار للسيارات والتطبيقات الصناعية"، ذكر أن سوق الليدار في مجال السيارات يمكن أن يصل إلى 5.7 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2026، ومن المتوقع أن يرتفع حجم السوق المركب سنويًا وقد يتوسع معدل النمو إلى أكثر من 21% خلال السنوات الخمس المقبلة.
ما هو ليدار السيارات؟
تعد تقنية LiDAR، وهي اختصار لـ Light Detection and Rangen، تقنية ثورية أحدثت تحولًا في صناعة السيارات، لا سيما في مجال المركبات ذاتية القيادة.وهو يعمل عن طريق إصدار نبضات من الضوء - عادة من الليزر - نحو الهدف وقياس الوقت الذي يستغرقه الضوء ليرتد مرة أخرى إلى المستشعر.ويتم بعد ذلك استخدام هذه البيانات لإنشاء خرائط تفصيلية ثلاثية الأبعاد للبيئة المحيطة بالمركبة.
تشتهر أنظمة LiDAR بدقتها وقدرتها على اكتشاف الأشياء بدقة عالية، مما يجعلها أداة لا غنى عنها للقيادة الذاتية.على عكس الكاميرات التي تعتمد على الضوء المرئي ويمكن أن تواجه صعوبات في ظل ظروف معينة مثل الإضاءة المنخفضة أو ضوء الشمس المباشر، توفر مستشعرات LiDAR بيانات موثوقة في مجموعة متنوعة من ظروف الإضاءة والطقس.علاوة على ذلك، تتيح قدرة LiDAR على قياس المسافات بدقة اكتشاف الأشياء وحجمها وحتى سرعتها، وهو أمر بالغ الأهمية للتنقل في سيناريوهات القيادة المعقدة.
مخطط تدفق مبدأ عمل LiDAR
تطبيقات LiDAR في الأتمتة:
تركز تقنية LiDAR (اكتشاف الضوء والمدى) في صناعة السيارات بشكل أساسي على تعزيز سلامة القيادة وتطوير تقنيات القيادة الذاتية.التكنولوجيا الأساسية لها،وقت الرحلة (ToF)، يعمل عن طريق إصدار نبضات ليزر وحساب الوقت الذي تستغرقه هذه النبضات لتنعكس من العوائق.تنتج هذه الطريقة بيانات "سحابة نقطية" دقيقة للغاية، والتي يمكنها إنشاء خرائط تفصيلية ثلاثية الأبعاد للبيئة المحيطة بالمركبة بدقة تصل إلى سنتيمتر واحد، مما يوفر قدرة التعرف المكاني الدقيقة بشكل استثنائي للسيارات.
يتركز تطبيق تقنية LiDAR في قطاع السيارات بشكل أساسي في المجالات التالية:
أنظمة القيادة الذاتية:تعد تقنية LiDAR إحدى التقنيات الرئيسية لتحقيق مستويات متقدمة من القيادة الذاتية.فهو يدرك بدقة البيئة المحيطة بالسيارة، بما في ذلك المركبات الأخرى والمشاة وإشارات الطريق وظروف الطريق، وبالتالي يساعد أنظمة القيادة الذاتية في اتخاذ قرارات سريعة ودقيقة.
أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS):في مجال مساعدة السائق، يتم استخدام تقنية LiDAR لتحسين ميزات سلامة السيارة، بما في ذلك التحكم التكيفي في السرعة، وفرامل الطوارئ، والكشف عن المشاة، ووظائف تجنب العوائق.
الملاحة وتحديد المواقع في السيارة:يمكن للخرائط ثلاثية الأبعاد عالية الدقة التي تم إنشاؤها بواسطة LiDAR أن تعزز بشكل كبير دقة تحديد موقع السيارة، خاصة في البيئات الحضرية حيث تكون إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) محدودة.
مراقبة وإدارة حركة المرور:يمكن استخدام تقنية LiDAR لرصد وتحليل تدفق حركة المرور، ومساعدة أنظمة المرور في المدينة على تحسين التحكم في الإشارة وتقليل الازدحام.
للاستشعار عن بعد، وتحديد المدى، والأتمتة، وDTS، وما إلى ذلك.
هل تحتاج إلى استشارة مجانية؟
الاتجاهات نحو السيارات LiDAR
1. تصغير تقنية LiDAR
ترى وجهة النظر التقليدية لصناعة السيارات أن المركبات ذاتية القيادة لا ينبغي أن تختلف في المظهر عن السيارات التقليدية للحفاظ على متعة القيادة والديناميكا الهوائية الفعالة.وقد دفع هذا المنظور الاتجاه نحو تصغير أنظمة LiDAR.المستقبل المثالي هو أن يكون جهاز LiDAR صغيرًا بما يكفي ليتم دمجه بسلاسة في جسم السيارة.وهذا يعني تقليل الأجزاء الميكانيكية الدوارة أو حتى إزالتها، وهو تحول يتماشى مع تحرك الصناعة التدريجي بعيدًا عن هياكل الليزر الحالية نحو حلول LiDAR ذات الحالة الصلبة.توفر تقنية LiDAR ذات الحالة الصلبة، الخالية من الأجزاء المتحركة، حلاً مدمجًا وموثوقًا ودائمًا يتناسب تمامًا مع المتطلبات الجمالية والوظيفية للمركبات الحديثة.
2. حلول LiDAR المدمجة
مع تقدم تقنيات القيادة الذاتية في السنوات الأخيرة، بدأت بعض الشركات المصنعة لـ LiDAR في التعاون مع موردي قطع غيار السيارات لتطوير حلول تدمج LiDAR في أجزاء السيارة، مثل المصابيح الأمامية.لا يعمل هذا التكامل فقط على إخفاء أنظمة LiDAR، والحفاظ على المظهر الجمالي للمركبة، ولكنه أيضًا يعزز الموقع الاستراتيجي لتحسين مجال رؤية LiDAR ووظائفه.بالنسبة لسيارات الركاب، تتطلب بعض وظائف أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) من LiDAR التركيز على زوايا محددة بدلاً من توفير رؤية بزاوية 360 درجة.ومع ذلك، بالنسبة للمستويات الأعلى من الاستقلالية، مثل المستوى 4، تتطلب اعتبارات السلامة مجال رؤية أفقيًا بزاوية 360 درجة.ومن المتوقع أن يؤدي ذلك إلى تكوينات متعددة النقاط تضمن التغطية الكاملة حول السيارة.
3.تقليل التكاليف
ومع نضوج تقنية LiDAR وتوسع نطاق الإنتاج، تنخفض التكاليف، مما يجعل من الممكن دمج هذه الأنظمة في مجموعة واسعة من المركبات، بما في ذلك النماذج متوسطة المدى.ومن المتوقع أن يؤدي إضفاء الطابع الديمقراطي على تقنية LiDAR إلى تسريع اعتماد ميزات السلامة المتقدمة والقيادة الذاتية عبر سوق السيارات.
أجهزة LIDAR الموجودة في السوق اليوم هي في الغالب 905 نانومتر و1550 نانومتر/1535 نانومتر، ولكن من حيث التكلفة، تتمتع 905 نانومتر بالميزة.
· 905 نانومتر ليدار: بشكل عام، تعد أنظمة LiDAR مقاس 905 نانومتر أقل تكلفة نظرًا لتوافر المكونات على نطاق واسع وعمليات التصنيع الناضجة المرتبطة بهذا الطول الموجي.ميزة التكلفة هذه تجعل تقنية LiDAR 905 نانومتر جذابة للتطبيقات التي يكون فيها النطاق وسلامة العين أقل أهمية.
· 1550/1535 نانومتر ليدار: تميل مكونات أنظمة 1550/1535 نانومتر، مثل أجهزة الليزر وأجهزة الكشف، إلى أن تكون أكثر تكلفة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن التكنولوجيا أقل انتشارًا والمكونات أكثر تعقيدًا.ومع ذلك، فإن الفوائد من حيث السلامة والأداء قد تبرر التكلفة الأعلى لبعض التطبيقات، خاصة في القيادة الذاتية حيث يكون الكشف بعيد المدى والسلامة أمرًا بالغ الأهمية.
[وصلة:اقرأ المزيد عن المقارنة بين 905 نانومتر و1550 نانومتر/1535 نانومتر LiDAR]
4. زيادة السلامة وتعزيز ADAS
تعمل تقنية LiDAR على تحسين أداء أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) بشكل كبير، مما يوفر للمركبات إمكانات رسم خرائط بيئية دقيقة.تعمل هذه الدقة على تحسين ميزات السلامة مثل تجنب الاصطدام، واكتشاف المشاة، والتحكم التكيفي في السرعة، مما يدفع الصناعة أقرب إلى تحقيق القيادة الذاتية الكاملة.
الأسئلة الشائعة
في المركبات، تصدر مستشعرات LIDAR نبضات ضوئية ترتد عن الأشياء وتعود إلى المستشعر.يتم استخدام الوقت الذي تستغرقه النبضات للعودة لحساب المسافة إلى الأشياء.تساعد هذه المعلومات في إنشاء خريطة تفصيلية ثلاثية الأبعاد للمناطق المحيطة بالسيارة.
يتكون نظام LIDAR النموذجي للسيارات من ليزر لإصدار نبضات ضوئية، وماسح ضوئي وبصريات لتوجيه النبضات، وكاشف ضوئي لالتقاط الضوء المنعكس، ووحدة معالجة لتحليل البيانات وإنشاء تمثيل ثلاثي الأبعاد للبيئة.
نعم، يستطيع LIDAR اكتشاف الأجسام المتحركة.ومن خلال قياس التغير في موضع الأجسام بمرور الوقت، يستطيع LIDAR حساب سرعتها ومسارها.
تم دمج LIDAR في أنظمة سلامة المركبات لتعزيز ميزات مثل التحكم التكيفي في السرعة وتجنب الاصطدام واكتشاف المشاة من خلال توفير قياسات دقيقة وموثوقة للمسافة واكتشاف الأشياء.
تشمل التطورات المستمرة في تقنية LIDAR للسيارات تقليل حجم وتكلفة أنظمة LIDAR، وزيادة نطاقها ودقتها، ودمجها بسلاسة أكبر في تصميم المركبات ووظائفها.
ليزر الألياف النبضي 1.5 ميكرومتر هو نوع من مصادر الليزر المستخدمة في أنظمة LIDAR للسيارات التي تنبعث الضوء بطول موجة يبلغ 1.5 ميكرومتر (ميكرومتر).فهو يولد نبضات قصيرة من ضوء الأشعة تحت الحمراء التي تستخدم لقياس المسافات عن طريق الارتداد عن الأشياء والعودة إلى مستشعر LIDAR.
يتم استخدام الطول الموجي 1.5 ميكرومتر لأنه يوفر توازنًا جيدًا بين سلامة العين واختراق الغلاف الجوي.من غير المرجح أن يسبب الليزر في نطاق الطول الموجي هذا ضررًا للعين البشرية مقارنة بتلك التي ينبعث منها بأطوال موجية أقصر ويمكن أن يؤدي أداءً جيدًا في مختلف الظروف الجوية.
في حين أن أداء الليزر 1.5 ميكرومتر أفضل من الضوء المرئي في الضباب والمطر، إلا أن قدرتها على اختراق العوائق الجوية لا تزال محدودة.يكون الأداء في الظروف الجوية السيئة أفضل عمومًا من أشعة الليزر ذات الطول الموجي الأقصر ولكنه ليس بنفس فعالية خيارات الطول الموجي الأطول.
في حين أن ليزر الألياف النبضي 1.5 ميكرومتر قد يؤدي في البداية إلى زيادة تكلفة أنظمة LIDAR بسبب تقنيتها المتطورة، فمن المتوقع أن يؤدي التقدم في التصنيع ووفورات الحجم إلى تقليل التكاليف بمرور الوقت.ويُنظر إلى فوائدها من حيث الأداء والسلامة على أنها مبرر للاستثمار. إن الأداء الفائق وميزات السلامة المحسنة التي توفرها أجهزة ليزر الألياف النبضية 1.5 ميكرومتر تجعلها استثمارًا مفيدًا لأنظمة LIDAR للسيارات.