Lidar: Золота лихоманка, щоб допомогти вашій машині бачити краще

Розробникам важко працювати на машинному навчанні, необхідному для більш безпечних та автономних транспортних засобів. Але всієї AI у світі буде недостатньо, якщо автомобіль спирається на неадекватні датчики. Це було чітко продемонстровано в одному фатальному катастрофі Тесла, що відбулося частково тому, що камера автомобіля не правильно визначила майбутню вантажівку. Щоб інтелектуальні автомобілі мали надійну модель навколишніх об'єктів - особливо ті, які автомобілі ідентифікують як «загрози», - більшість залежать від одного або декількох лідар, або віддалених датчиків на базі лазерних систем. До цих пір це було приклеєним моментом, оскільки класичні "спінні" ведольні лидри, які ви бачите на фотографіях більшості автономних тестових машин, коштують понад 70 000 доларів. Очевидно, що це виходить з недосяжності роздрібних транспортних засобів.

Хороша новина - це щось із золотого лиха з компаніями, що працюють над інноваціями, і врешті-решт зривають ринок Лідару. Ми змогли поговорити з багатьма з них на CES, і отримати демонстрацію деяких найбільш перспективних прототипів. Раніше говорити, що виграє, але це, безумовно, варто розглядати та оцінити свої підходи.

Чому Лідар?

Однак Lidar є наріжним каменем більшості провідних автономних систем автомобіля, включаючи зусилля Google Waymo та Uber. Вражаючий демонстраційний автомобіль Aptiv має 9 лір. Високошвидкісні моделі можуть забезпечити відмінну інформацію про відстань у всіх напрямках при хорошому дозволі, але не тільки вони коштують $ 70 000 кожен, вони вимагають великої частини обладнання на даху автомобіля. Таким чином, зменшення розміру та вартості лідару стало одним з найбільш очевидних вимог до кращої ADAS (передові системи допомоги водіям) та автономного водіння.

Дзеркала MEMS та напівпровідник Lidar

Поточні системи лідару включають ряд паралельних лазерів (від 16 до 128), розташованих по вертикалі, кожен з яких має свій детектор. Обертаючи дзеркало, всі вони генерують карту відстані від монохромного відстані на 360 градусів. Лазери повинні бути ретельно вирівняні з детекторами. Такі компанії, як Infineon, розраховують на використання технології MEMS (мікроелектромеханічні системи) для переміщення дзеркал - спрощення архітектури та різке зниження вартості.

На більшій ступені дослідники зрозуміли, що можна отримати подібні результати за допомогою напівпровідника, подібного до типового датчика камери, але замість цього він використовує лазери, щоб отримати інформацію про відстань, записану на сітку пікселів. Це забезпечує як низьку вартість, так і легше інтеграцію в лобові стекла або автоматичні стійки. Найбільшим недоліком є обмежена сфера видимості - як правило, близько 120 градусів. Це означає, що система для самостійного водіння потребуватиме декілька цих лідрів, і тоді вони повинні інтегрувати вихід кожного з них.

Спочатку, принаймні, напівпровідниковий лідар також буде мати менший діапазон, ніж більші, обертаються моделі. Для повного охоплення потрібні були б декілька обертальних пристроїв, встановлених у кутах автомобіля (ФОТО), або один великий обертальний пристрій та кілька напівпровідникових вузлів для покриття своїх сліпих плям. Через високу ціну та великий розмір лідару в даний час, багато автопроектів використовують камери або інші менш дорогі сенсори, щоб покрити ділянки, які не можуть побачити на літрі на даху.

Для більшості людей Лідар означає Велодіна

З тих пір, як виробник динаміків Велодін допоміг виділити дизайн лідару для виклику DARPA, ім'я Вєлодина стало практично синонімом лідар. Коли ви бачите великий обертовий пристрій на даху автомобіля, це, безумовно, дорога дорога Велодина. Більшість вузлів у польовій течії мають 64 каналів (кількість лазерів, вирівняних у вертикальному стовпчику), хоча останні моделі можуть мати 128 каналів або надходити в менші версії з 32 каналами. Мабуть, що флагманські дослідницькі та картографічні автомобілі завжди матимуть користь від максимально можливої роздільної здатності, але більшість прототипів, які рекламують автокомпанії, складають кілька невеликих одиниць.

Велодін більше не має в своєму розпорядженні автомобільного лідарного поля будь-яким способом. Я втратив підрахунок кількості компаній, що продають лідарні агрегати в CES після десятка чи близько того. Не всі вони роблять цілу одиницю. Багато хто, як і Leddertech, спеціалізуються на інтеграції обробки сигналів датчиками від інших компаній, таких як OSRAM. Але деякі з найбільш інноваційних стартапів виділяються для того, щоб підняти "стек", щоб почати включати кілька датчиків і злиття сенсора в їх пристрої Лідар.

Датчик Fusion - це наступний крок: AEye та Tetravue

Під час переходу на рішення, що ґрунтуються на напівпровідниках, значно зменшиться поточна вартість одиниць Лідару, все ще є достатньо місця для подальших інновацій та інтеграції. Оскільки лідар - це лише один з численних ресурсів, необхідних для автономного автотранспорту, природно оптимізувати злиття декількох різних датчиків у єдину модель даних. На даний момент цей термінал зроблено в енергоємному графічному процесорі, як один з міні-суперкомп'ютерів Nvidia Drive.

Запуск AEye планує інтегрувати лідар та традиційну камеру на свій сенсор, а також додавати достатньо інтелекту, щоб оптимізувати лазерний знімок, який він випромінює, на основі відгуків від лідара та камери. Він сподівається, що результат буде на п'ять разів більш ефективним, ніж звичайний лідарний рішення на основі MEMS, і забезпечить повне зображення RGB +. Спроба претендувати на новий підхід викликає новий підхід iDAR і стверджує, що в цілому він, як очікується, буде в 10-20 разів ефективнішим за традиційний лідар при виявленні об'єктів. Це очікує надати первинні одиниці клієнтам цього року.

Osram і EPC: продавати лопати шахтарям

У будь-якій золотій лихоманці компанія, швидше за все, заробляє гроші, є інструментом, який продає шахтарів. У цьому випадку, копаючи під масивом продавців лідару, є пара компаній, здатних грати на полі. Оррам, виробник напівпровідників, має кремній, вбудований у багато різних конструкцій Лідару, у тому числі і Velodyne's. На ще більш фундаментальному рівні, Ефективне перетворення енергії (EPC) забезпечує високошвидкісні нітриди галію (GaN) напівпровідники, необхідні для швидкого пожежогасіння лазерів в лідарі. Коли я запитав генерального директора Алекса Лідова, який постачав лідарних компаній EPC, він просто сказав: "В основному всі вони".

Хто б не визначив переможців, переваги для автокомпаній та покупців автомобілів зрозумілі. Ми будемо мати доступ до набагато більш дешевих та більш гнучких рішень для датчиків як в автономному автомобілі, так і в системах допомоги водіям, завдяки різкій світовій інновації в лідарі.

(Вершина люб'язного зображення Велодіна)