Лидар: Золотая лихорадка готова помочь вашему автомобилю лучше видеть

Разработчики усердно работают над машинным обучением, необходимым для более безопасных и более автономных автомобилей. Но все AI в мире будет недостаточным, если автомобиль будет использовать неадекватные датчики. Это было ясно продемонстрировано в одном фатальном крушении Tesla, которое произошло отчасти потому, что камера автомобиля неправильно идентифицировала встречный грузовик. Для обеспечения интеллектуальных транспортных средств есть надежная модель окружающих объектов, особенно тех, которые автомобили идентифицируют как «угрозы» - большинство полагается на один или несколько лидаров или лазерные дистанционные датчики. До сих пор это была точка прилипания, так как классические «крутые» Velodyne lidars, которые вы видите на фотографиях большинства автономных тестовых автомобилей, стоили более 70 000 долларов поп-музыки. Очевидно, что это делает их недоступными для розничных автомобилей.

Хорошей новостью является то, что есть что-то вроде золотой лихорадки с компаниями, которые работают над инновациями и в конечном итоге нарушают рынок лидара. Мы смогли поговорить с некоторыми из них на CES и получить демонстрации некоторых из наиболее перспективных прототипов. Слишком рано говорить, что победит, но, безусловно, стоит посмотреть и оценить их подходы.

Почему Лидар?

Лидар, однако, является краеугольным камнем большинства современных автономных систем автомобилей, в том числе усилиями Waymo и Uber Google. Впечатляющий демонстрационный автомобиль Aptiv имеет 9 лидаров. Высококачественные модели могут обеспечить отличную информацию о расстоянии во всех направлениях с хорошим разрешением, но не только они стоят 70 000 долларов каждый, они требуют большой части оборудования на крыше автомобиля. Таким образом, уменьшение размера и стоимости лидара стало одним из самых очевидных требований к лучшим ADAS (расширенные системы поддержки водителя) и автономным вождением.

MEMS Зеркала и полупроводниковый лидар

В настоящее время лидарные системы включают в себя ряд параллельных лазеров (от 16 до 128), расположенных вертикально, каждый со своим детектором. Вращая зеркало, все они создают трехмерную монохромную карту расстояния. Лазеры должны быть тщательно выровнены с детекторами. Такие компании, как Infineon, рассчитывают использовать технологию MEMS (микроэлектромеханические системы) для перемещения зеркал - упрощение архитектуры и резкое снижение стоимости.

На более значительном этапе исследователи поняли, что можно получить аналогичные результаты, используя полупроводник, подобный типичному датчику камеры, но вместо этого использует лазеры для получения информации о расстоянии, записанной на сетке пикселей. Это обеспечивает как более низкую стоимость, так и более легкую интеграцию в лобовые стекла или автостопы. Самый большой недостаток - ограниченное поле зрения - обычно около 120 градусов. Это означает, что система для самостоятельного вождения потребует нескольких из этих лидаров, а затем должна интегрировать результаты всех из них.

Первоначально, по крайней мере, полупроводниковый лидар также будет иметь меньший диапазон, чем более крупные, вращающиеся модели. Для полного покрытия потребуется либо несколько вращающихся устройств, установленных в углах автомобиля (ФОТО), либо один большой вращающийся блок, и несколько полупроводниковых блоков для покрытия его слепых пятен. Из-за высокой цены и больших размеров лидара в настоящее время многие автопроекты используют камеры или другие менее дорогие датчики для покрытия областей, которые лидар лифта не видит.

Для большинства людей Lidar означает Velodyne

С тех пор, как производитель громкоговорителей Velodyne справился с лидарным дизайном для задачи DARPA, имя Velodyne стало практически синонимом лидара. Когда вы видите на крыше автомобиля большое вращающееся устройство, это почти наверняка дорогой блок Velodyne. Большинство блоков в полевом режиме имеют 64 канала (количество лазеров, выровненных в вертикальном столбце), хотя последние модели могут иметь 128 каналов или иметь меньшие версии с 32 каналами. Представляется вероятным, что флагманские исследования и картографические машины всегда получат максимальную возможную разрешающую способность, но большинство прототипов, рекламируемых автокомпаниями, разрабатывают несколько меньших единиц.

Velodyne больше не имеет автомобильного лидарного поля. Я потерял счет количества компаний, торгующих лидарными подразделениями в CES, после десятка или около того. Не все из них составляют весь блок. Многие, как и Leddertech, специализируются на интеграции обработки сигналов с датчиками других компаний, таких как OSRAM. Но некоторые из самых инновационных стартапов выделялись для продвижения «стека», чтобы начать включать в свои лидарные устройства множество датчиков и слияние датчиков.

Sensor Fusion - следующий шаг: AEye и Tetravue

В то время как переход на полупроводниковые решения значительно снизит текущую стоимость лидарных блоков, все еще есть много возможностей для дальнейших инноваций и интеграции. Поскольку лидар является лишь одним из многих входов, необходимых для автономного транспортного средства, естественно оптимизировать слияние нескольких разных датчиков в единую модель данных. Прямо сейчас, когда слияние происходит на мощном графическом процессоре, таком как один из мини-суперкомпьютеров Nvidia's Drive.

Startup AEye планирует интегрировать как лидар, так и традиционную камеру на свой сенсор, а также добавить достаточный интеллект, чтобы он мог оптимизировать лазерный шаблон, который он излучает, исходя из обратной связи как от лидара, так и от камеры. Он ожидает, что результат будет в пять раз более эффективным, чем типичное решение лидара на основе MEMS, и обеспечит полное изображение глубины RGB +. Пытаясь претендовать на новые позиции, он называет свой новый подход iDAR и говорит, что в целом он ожидает, что он будет в 10-20 раз эффективнее, чем традиционный лидар при идентификации объектов. Ожидается, что в этом году он будет предоставлять первоначальные подразделения клиентам.

Osram и EPC: Продажа лопат для шахтеров

В любой золотой лихорадке компания, которая, скорее всего, зарабатывает деньги, - это инструмент для продажи шахтерам. В этом случае, копая под массив продавцов лидаров, есть пара компаний, способных играть на поле. Osram, производитель полупроводников, имеет свой кремний, встроенный во множество различных лидарных конструкций, включая Velodyne's. На еще более фундаментальном уровне эффективная конверсия мощности (EPC) обеспечивает высокоскоростные полупроводники из нитрида галлия (GaN), необходимые для быстрого запуска лазеров в лидаре. Когда я спросил генерального директора Alex Lidow, который предоставил лидар компании EPC, он просто сказал: «В принципе, все они».

Кто бы ни был победителем, преимущества для автомобильных компаний и покупателей автомобилей очевидны. Мы будем иметь доступ к гораздо более дешевым и более гибким решениям для датчиков как в автономных автомобилях, так и в системах помощи водителю, благодаря всемирному шлейфу инноваций в лидаре.

(Верхнее изображение любезно предоставлено Velodyne)

Читать далее

ВВС хочет лидар на роботах собаки

Роботы собаки приобрели еще одну сверхдержаву, и на этот раз это способность «видеть» пробелы и производить цифровые репликации на имени людей.

Блэкмор делает ставку на остальную часть индустрии лидаров.

Лидар - король, когда речь заходит об автономных датчиках транспортных средств, но Блэкмор хочет поднять анте дальше, с увеличенным диапазоном и интегрированным измерением скорости в своем литовом продукте FMCW Doppler.