Antecedentes del LiDAR automotriz
De 2015 a 2020, el país emitió varias políticas relacionadas, centrándose en 'vehículos inteligentes conectados' y 'vehículos autónomos'. A principios de 2020, la Nación emitió dos planes: Estrategia de Innovación y Desarrollo de Vehículos Inteligentes y Clasificación de Automatización de Conducción Automotriz, para aclarar la posición estratégica y la dirección futura del desarrollo de la conducción autónoma.
Yole Development, una firma consultora mundial, publicó un informe de investigación de la industria asociado con el 'Lidar para aplicaciones automotrices e industriales', mencionó que el mercado de lidar en el campo automotriz puede alcanzar los 5.7 mil millones de dólares estadounidenses para 2026, se espera que la tasa de crecimiento anual compuesta podría expandirse a más del 21% en los próximos cinco años.
¿Qué es el LiDAR automotriz?
LiDAR, abreviatura de Light Detection and Ranging (Detección y Alcance por Luz), es una tecnología revolucionaria que ha transformado la industria automotriz, especialmente en el ámbito de los vehículos autónomos. Funciona emitiendo pulsos de luz, generalmente desde un láser, hacia el objetivo y midiendo el tiempo que tarda la luz en rebotar de vuelta al sensor. Estos datos se utilizan para crear mapas tridimensionales detallados del entorno del vehículo.
Los sistemas LiDAR son reconocidos por su precisión y capacidad para detectar objetos con gran exactitud, lo que los convierte en una herramienta indispensable para la conducción autónoma. A diferencia de las cámaras que dependen de la luz visible y pueden presentar dificultades en ciertas condiciones, como poca luz o luz solar directa, los sensores LiDAR proporcionan datos fiables en diversas condiciones de iluminación y clima. Además, la capacidad del LiDAR para medir distancias con precisión permite detectar objetos, su tamaño e incluso su velocidad, lo cual es crucial para afrontar situaciones de conducción complejas.
Diagrama de flujo del principio de funcionamiento del LiDAR
Aplicaciones LiDAR en la automatización:
La tecnología LiDAR (Detección y Alcance por Luz) en la industria automotriz se centra principalmente en mejorar la seguridad vial y avanzar en las tecnologías de conducción autónoma. Su tecnología principal,Tiempo de vuelo (ToF)Funciona emitiendo pulsos láser y calculando el tiempo que tardan en reflejarse en los obstáculos. Este método produce datos de "nube de puntos" de alta precisión, que permiten crear mapas tridimensionales detallados del entorno del vehículo con precisión centimétrica, ofreciendo una capacidad de reconocimiento espacial excepcionalmente precisa para automóviles.
La aplicación de la tecnología LiDAR en el sector de la automoción se concentra principalmente en las siguientes áreas:
Sistemas de conducción autónoma:El LiDAR es una de las tecnologías clave para alcanzar niveles avanzados de conducción autónoma. Percibe con precisión el entorno que rodea al vehículo, incluyendo otros vehículos, peatones, señales de tráfico y el estado de la carretera, lo que ayuda a los sistemas de conducción autónoma a tomar decisiones rápidas y precisas.
Sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS):En el ámbito de la asistencia al conductor, el LiDAR se utiliza para mejorar las características de seguridad del vehículo, incluido el control de crucero adaptativo, el frenado de emergencia, la detección de peatones y las funciones de evitación de obstáculos.
Navegación y posicionamiento del vehículo:Los mapas 3D de alta precisión generados por LiDAR pueden mejorar significativamente la precisión del posicionamiento del vehículo, especialmente en entornos urbanos donde las señales GPS son limitadas.
Monitoreo y gestión del tráfico:El LiDAR se puede utilizar para monitorear y analizar el flujo de tráfico, ayudando a los sistemas de tráfico de la ciudad a optimizar el control de las señales y reducir la congestión.
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Tendencias hacia el LiDAR automotriz
1. Miniaturización LiDAR
La visión tradicional de la industria automotriz sostiene que los vehículos autónomos no deben diferir en apariencia de los autos convencionales para mantener el placer de conducir y una aerodinámica eficiente. Esta perspectiva ha impulsado la tendencia hacia la miniaturización de los sistemas LiDAR. El ideal futuro es que el LiDAR sea lo suficientemente pequeño como para integrarse perfectamente en la carrocería del vehículo. Esto implica minimizar o incluso eliminar las piezas mecánicas giratorias, un cambio que se alinea con la transición gradual de la industria hacia soluciones LiDAR de estado sólido, en lugar de las estructuras láser actuales. El LiDAR de estado sólido, sin piezas móviles, ofrece una solución compacta, confiable y duradera que se adapta perfectamente a los requisitos estéticos y funcionales de los vehículos modernos.
2. Soluciones LiDAR integradas
A medida que las tecnologías de conducción autónoma han avanzado en los últimos años, algunos fabricantes de LiDAR han comenzado a colaborar con proveedores de componentes automotrices para desarrollar soluciones que integran el LiDAR en partes del vehículo, como los faros. Esta integración no solo sirve para ocultar los sistemas LiDAR, manteniendo la estética del vehículo, sino que también aprovecha su ubicación estratégica para optimizar el campo de visión y la funcionalidad del LiDAR. En los vehículos de pasajeros, ciertas funciones de los Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor (ADAS) requieren que el LiDAR se enfoque en ángulos específicos en lugar de proporcionar una vista de 360°. Sin embargo, para niveles de autonomía más altos, como el Nivel 4, las consideraciones de seguridad exigen un campo de visión horizontal de 360°. Se espera que esto dé lugar a configuraciones multipunto que garanticen una cobertura completa alrededor del vehículo.
3.Reducción de costos
A medida que la tecnología LiDAR madura y se amplía la producción, los costos disminuyen, lo que facilita la incorporación de estos sistemas en una gama más amplia de vehículos, incluidos los modelos de gama media. Se espera que esta democratización de la tecnología LiDAR acelere la adopción de funciones avanzadas de seguridad y conducción autónoma en el mercado automotriz.
Los LIDAR que se encuentran actualmente en el mercado son en su mayoría LIDAR de 905 nm y 1550 nm/1535 nm, pero en términos de costo, el de 905 nm tiene la ventaja.
· LiDAR de 905 nmGeneralmente, los sistemas LiDAR de 905 nm son más económicos debido a la amplia disponibilidad de componentes y a los procesos de fabricación avanzados asociados a esta longitud de onda. Esta ventaja de costo hace que el LiDAR de 905 nm sea atractivo para aplicaciones donde el alcance y la seguridad ocular son menos críticos.
· LiDAR de 1550/1535 nmLos componentes para sistemas de 1550/1535 nm, como láseres y detectores, suelen ser más caros, en parte porque la tecnología está menos extendida y los componentes son más complejos. Sin embargo, las ventajas en seguridad y rendimiento pueden justificar el mayor coste para ciertas aplicaciones, especialmente en la conducción autónoma, donde la detección a larga distancia y la seguridad son fundamentales.
[Enlace:Lea más sobre la comparación entre LiDAR de 905 nm y 1550 nm/1535 nm]
4. Mayor seguridad y ADAS mejorados
La tecnología LiDAR mejora significativamente el rendimiento de los Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor (ADAS), proporcionando a los vehículos capacidades precisas de mapeo ambiental. Esta precisión mejora las funciones de seguridad, como la prevención de colisiones, la detección de peatones y el control de crucero adaptativo, acercando a la industria a la conducción totalmente autónoma.
Preguntas frecuentes
En los vehículos, los sensores LIDAR emiten pulsos de luz que rebotan en los objetos y regresan al sensor. El tiempo que tardan los pulsos en regresar se utiliza para calcular la distancia a los objetos. Esta información ayuda a crear un mapa 3D detallado del entorno del vehículo.
Un sistema LIDAR automotriz típico consta de un láser para emitir pulsos de luz, un escáner y una óptica para dirigir los pulsos, un fotodetector para capturar la luz reflejada y una unidad de procesamiento para analizar los datos y crear una representación 3D del entorno.
Sí, el LIDAR puede detectar objetos en movimiento. Al medir el cambio de posición de los objetos a lo largo del tiempo, el LIDAR puede calcular su velocidad y trayectoria.
LIDAR está integrado en los sistemas de seguridad del vehículo para mejorar funciones como el control de crucero adaptativo, la prevención de colisiones y la detección de peatones al proporcionar mediciones de distancia y detección de objetos precisas y confiables.
Los avances actuales en la tecnología LIDAR automotriz incluyen la reducción del tamaño y el costo de los sistemas LIDAR, el aumento de su alcance y resolución y su integración más fluida en el diseño y la funcionalidad de los vehículos.
[enlace:Parámetros clave del láser LIDAR]
Un láser de fibra pulsada de 1,5 μm es un tipo de fuente láser utilizada en sistemas LIDAR automotrices. Emite luz con una longitud de onda de 1,5 micrómetros (μm). Genera pulsos cortos de luz infrarroja que se utilizan para medir distancias al rebotar en los objetos y regresar al sensor LIDAR.
Se utiliza la longitud de onda de 1,5 μm porque ofrece un buen equilibrio entre la seguridad ocular y la penetración atmosférica. Los láseres en este rango de longitud de onda tienen menos probabilidades de dañar la vista humana que los que emiten a longitudes de onda más cortas y ofrecen un buen rendimiento en diversas condiciones climáticas.
Si bien los láseres de 1,5 μm ofrecen un mejor rendimiento que la luz visible en condiciones de niebla y lluvia, su capacidad para penetrar obstáculos atmosféricos aún es limitada. En condiciones climáticas adversas, su rendimiento suele ser superior al de los láseres de longitud de onda más corta, pero no tan efectivo como el de las opciones de longitud de onda más larga.
Si bien los láseres de fibra pulsada de 1,5 μm pueden incrementar inicialmente el costo de los sistemas LIDAR debido a su sofisticada tecnología, se espera que los avances en la fabricación y las economías de escala reduzcan los costos con el tiempo. Sus ventajas en términos de rendimiento y seguridad justifican la inversión. El rendimiento superior y las características de seguridad mejoradas que ofrecen los láseres de fibra pulsada de 1,5 μm los convierten en una inversión rentable para los sistemas LIDAR automotrices..