Что такое ЛиДАР и как он используется в автомобилях?
Современные автомобили по сравнению со старыми – как супергерои по сравнению с людьми, потому что наделены всевозможными способностями. Они используют различные камеры, ультразвуковые датчики и радары для включения таких функций, как адаптивный круиз-контроль, помощь при парковке, автоматическое экстренное торможение и мониторинг слепых зон; они позволяют автомобилям «видеть», хоть и ограничены с точки зрения дальности и глубины. Однако в настоящее время разрабатываются новые технологии, которые позволят развивать сверхспособности, в том числе автономное вождение.
Стартап Argo AI объявил недавно, что «технология самостоятельного вождения продвинулась к важной вехе». Последние разработки в их лидарной технологии позволяют им обнаруживать предметы на расстоянии до 400 метров и даже улучшать свои возможности в условиях низкой освещённости.
Но всё это подводит нас к вопросу: что именно такое ЛиДАР? Кроме того, насколько это важно для будущего автомобильной промышленности?
ЛиДАР расшифровывается как «Light Detection and Ranging» (Обнаружение и определение дальности светового источника) и основан на сенсорной технологии, которая может создавать карту окружающей среды вокруг устройства. В ранних самоуправляемых автомобилях бросались в глаза эти вращающиеся цилиндрические предметы на крыше. С тех пор они стали выглядеть намного изящнее. Карты, созданные этими устройствами, имеют решающее значение для функций самостоятельного вождения. За пределами автомобильной промышленности ЛиДАР используется на мобильных устройствах, где дальность не так важна, позволяя осуществлять такие функции, как дополненная реальность, измерение расстояний и размытие фона на фотографиях и видео.
Как правило, лидарные датчики излучают инфракрасный свет и измеряют время, необходимое для того, чтобы свет отразился от объекта и вернулся к датчику, создавая трёхмерную карту. Однако существует два разных типа лидаров: лидар времени полёта (ToF) и лидар непрерывной волны с частотной модуляцией (FMCW), и, хотя они выполняют одну и ту же функцию, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
Тип ToF является наиболее распространённой формой лидара на транспортных средствах. Он отображает своё окружение путём измерения импульсов или фотонов света, которые он посылает и принимает обратно отражёнными от объекта. Другая разновидность лидара, FMCW, посылает непрерывный поток света, а не импульсы. Такой лидар имеет ограниченное поле зрения, поэтому на автомобиле их нужно несколько, в то время как ToF обычно имеет диапазон 360 градусов, что позволяет одному устройству выполнять эту работу.
Карта, созданная датчиком лидара, важна для самоуправляемого транспортного средства, так как она помогает автомобилю «видеть» окружающий мир. Лидарная технология обеспечивает большую глубину и детализацию, чем другие решения, такие как радары и камеры. Он также прекрасно работает ночью.
Однако датчики лидара изначально были довольно дорогими, поэтому вместо того, чтобы устанавливать их на автомобили потребителей, поставщик или сторонняя компания предпочитали выпускать ограниченное количество транспортных средств с этими датчиками для создания карты, предоставляя эту подробную информацию автопроизводителям, которые потом использовали её в своих системах помощи водителю. Подобно тому, как Google отправляет автомобиль с тонной камер для получения фотографий с видом улиц, поставщик отправлял автомобиль с кучей лидарных датчиков, которые создавали суперподробную карту.
General Motors использует лидарные карты со своей технологией «хэндс-фри» Super Cruise. «Мы считаем, что использование данных лидарной карты помогает Cadillac Super Cruise превосходить другие системы помощи при вождении, – утверждает Стефани Ланг, помощник менеджера General Motors по коммуникациям в области передовых технологий. – Мы с самого начала проектировали систему таким образом, чтобы использовать данные лидарной карты».
Чтобы обеспечить работу системы, технологи компании объединяют данные карты с бортовыми датчиками и другими технологиями. «Данные точной лидарной карты предоставляют конкретные сведения о предстоящих событиях, таких как повороты и съезды, в то время как камеры реального времени смотрят на линии полосы движения и понимают положение транспортного средства на полосе, – пояснила она. – Многоуровневый подход к объединению точных данных лидарной карты с камерами, датчиками и ГНСС обеспечивает управление без помощи рук, что даёт водителям уверенность и удобство. Картографические данные HD также обеспечивают высокую точность и высокое качество дорожной информации, что гарантирует, что Super Cruise может работать на автомагистралях с ограниченным доступом, а также обеспечивает плавное управление на поворотах, повышая комфорт пользователя».
Хотя сам автомобиль не оснащён датчиками лидара, он полагается на карту, созданную лидаром, от поставщика Ushr, которая обновляется ежеквартально, что обеспечивает остальные датчики и компьютеры транспортного средства данными для уверенного вождения без особого вмешательства водителя.
Лидарный датчик раньше стоил около $75 000, но теперь цены значительно снизились, а производство увеличилось благодаря спросу на расширенные области применения технологии в таких товарах, как мобильные телефоны. GM показала, что может обеспечить функции самостоятельного вождения без встроенного датчика лидара, но идеально ли это?
Есть несколько способов, с помощью которых наличие встроенного лидарного датчика имеет смысл для обеспечения функций самостоятельного вождения. Канадцы хорошо знают, что дорожная картина может вдруг кардинально измениться из-за строительства или снежной погоды, поэтому полагаться на устаревшие карты будет проблематично.
ЛиДАР заполняет пробелы, с которыми не могут справиться другие датчики. Например, радар используется для обнаружения объектов, окружающих автомобиль, и может определить, как далеко они находятся и как быстро они движутся. Вот почему автопроизводители используют радар для датчиков парковки, мониторов слепых зон и адаптивного круиз-контроля, но эти же датчики испытывают трудности, когда дело доходит до определения точного положения, размера и формы объекта, элементов, которые жизненно важны для функций самостоятельного вождения, таких как обнаружение пешеходов, велосипедистов и животных. С другой стороны, радар хорошо работает в тумане и других неблагоприятных погодных условиях, в которых ЛиДАР испытывает трудности.
Камеры используются для систем безопасности и помощи водителю, поскольку они могут довольно хорошо распознавать объекты, но плохо работают при слабом освещении и при определении глубины, где лидар работает лучше.
Эти ограничения каждой технологии показывают, что лидару действительно есть место на борту транспортных средств, предназначенных для предоставления передовых функций самостоятельного вождения, но один он не может выполнить всю эту работу. Когда дело доходит до создания безопасной среды вождения, ключевым фактором являются избыточность и резервное копирование.
Поставщики лидаров сотрудничают с такими автопроизводителями, как Ford и Volkswagen, для разработки коммерческих самоуправляемых транспортных средств. Используя лидарную технологию Argo AI, Volkswagen планирует этим летом протестировать самоуправляемые автофургоны в Германии с целью запуска коммерческой доставки и услуг микротранзита в стране к 2025 году.
Volvo объявила о своих намерениях использовать лидар от поставщика Luminar. Автомобили, построенные в 2022 году на модульной платформе SPA 2 следующего поколения автопроизводителя, будут оснащены лидарами, которые обеспечат полностью автономное вождение по шоссе, но только после проверки безопасности системы в заданном месте и состоянии. По мнению автопроизводителя, лидар – это ключ к созданию безопасных автономных транспортных средств.
«Автономный привод может стать одной из самых спасательных технологий в истории, если будет внедрён ответственно и безопасно, – говорит Хенрик Грин, технический директор Volvo Cars. – Предоставление нашим будущим автомобилям видения, необходимого для принятия безопасных решений, является важным шагом в этом направлении».
На данный момент вполне вероятно, что технология самостоятельного вождения будет использоваться для автопарков робототакси или транспортных средств доставки, хотя есть некоторые разработки, которые дают надежду, что эта технология может быть использована во всей транспортной отрасли. Благодаря постоянному развитию лидарной технологии, и цена этих возможностей становится всё более доступной.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный канал на TamTam
По материалам Driving
