Antecedentes de LiDAR automotriz
Entre 2015 y 2020, el país promulgó varias políticas relacionadas, centradas en 'vehículos conectados inteligentes' y 'vehículos autónomosA principios de 2020, el Gobierno publicó dos planes: la Estrategia de Innovación y Desarrollo de Vehículos Inteligentes y la Clasificación de la Automatización de la Conducción Automotriz, para clarificar la posición estratégica y la dirección de desarrollo futuro de la conducción autónoma.
Yole Development, una firma de consultoría mundial, publicó un informe de investigación de la industria relacionado con el 'Lidar para aplicaciones automotrices e industriales', en el que se menciona que el mercado de lidar en el sector automotriz puede alcanzar los 5.700 millones de dólares estadounidenses para 2026, y se espera que la tasa de crecimiento anual compuesto pueda expandirse a más del 21% en los próximos cinco años.
¿Qué es el LiDAR automotriz?
LiDAR, acrónimo de Light Detection and Ranging (Detección y Medición de Distancias por Luz), es una tecnología revolucionaria que ha transformado la industria automotriz, especialmente en el ámbito de los vehículos autónomos. Su funcionamiento se basa en la emisión de pulsos de luz —generalmente láser— hacia el objetivo y la medición del tiempo que tarda la luz en regresar al sensor. Estos datos se utilizan posteriormente 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 tener 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 la navegación en situaciones de conducción complejas.
Diagrama de flujo del principio de funcionamiento del LiDAR
Aplicaciones LiDAR en la automatización:
La tecnología LiDAR (detección y medición de distancias por luz) en la industria automotriz se centra principalmente en mejorar la seguridad en la conducción y avanzar en las tecnologías de conducción autónoma. Su tecnología principal,Tiempo de vuelo (ToF)Este sistema funciona emitiendo pulsos láser y calculando el tiempo que tardan en reflejarse en los obstáculos. Este método genera datos de "nube de puntos" de alta precisión, que permiten crear mapas tridimensionales detallados del entorno del vehículo con una precisión centimétrica, ofreciendo una capacidad de reconocimiento espacial excepcionalmente precisa para automóviles.
La aplicación de la tecnología LiDAR en el sector automotriz 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 del vehículo, incluyendo otros vehículos, peatones, señales de tráfico y el estado de la carretera, ayudando así 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, incluyendo el control de crucero adaptativo, el frenado de emergencia, la detección de peatones y las funciones para evitar obstáculos.
Navegación y posicionamiento del vehículo:Los mapas 3D de alta precisión generados por LiDAR pueden mejorar significativamente la precisión del posicionamiento de los vehículos, especialmente en entornos urbanos donde las señales GPS son limitadas.
Monitoreo y gestión del tráfico:La tecnología LiDAR puede utilizarse para monitorizar y analizar el flujo de tráfico, ayudando a los sistemas de tráfico urbano a optimizar el control de las señales y reducir la congestión.
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Tendencias hacia el LiDAR automotriz
1. Miniaturización del LiDAR
La visión tradicional de la industria automotriz sostiene que los vehículos autónomos no deben diferir en apariencia de los automóviles convencionales para mantener el placer de conducción y una aerodinámica eficiente. Esta perspectiva ha impulsado la tendencia hacia la miniaturización de los sistemas LiDAR. El objetivo final 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 desde las estructuras láser actuales hacia soluciones LiDAR de estado sólido. El LiDAR de estado sólido, al carecer de piezas móviles, ofrece una solución compacta, fiable y duradera que se ajusta perfectamente a los requisitos estéticos y funcionales de los vehículos modernos.
2. Soluciones LiDAR integradas
Con el avance de las tecnologías de conducción autónoma en los últimos años, algunos fabricantes de LiDAR han comenzado a colaborar con proveedores de autopartes para desarrollar soluciones que integran el LiDAR en componentes del vehículo, como los faros. Esta integración no solo permite ocultar los sistemas LiDAR, preservando 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 visión 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 prevé que esto conlleve configuraciones multipunto que garanticen una cobertura completa alrededor del vehículo.
3.Reducción de costes
A medida que la tecnología LiDAR madura y su producción se expande, los costos disminuyen, lo que permite incorporar 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 todo el mercado automotriz.
Los LIDAR que hay actualmente en el mercado son en su mayoría LIDAR de 905 nm y 1550 nm/1535 nm, pero en términos de coste, el de 905 nm tiene ventaja.
· LiDAR de 905 nmEn general, los sistemas LiDAR de 905 nm son menos costosos debido a la amplia disponibilidad de componentes y a los procesos de fabricación consolidados asociados a esta longitud de onda. Esta ventaja en costos hace que el LiDAR de 905 nm resulte 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 términos de 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 del entorno. Esta precisión optimiza las funciones de seguridad, como la prevención de colisiones, la detección de peatones y el control de crucero adaptativo, impulsando al sector hacia 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 que emite pulsos de luz, un escáner y un sistema óptico 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.
El LIDAR está integrado en los sistemas de seguridad de los vehículos para mejorar funciones como el control de crucero adaptativo, la prevención de colisiones y la detección de peatones, al proporcionar mediciones de distancia precisas y fiables y detección de objetos.
Los avances en curso en la tecnología LIDAR para la industria 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 pulsado de 1,5 μm es un tipo de fuente láser utilizada en sistemas LIDAR automotrices que emite luz con una longitud de onda de 1,5 micrómetros (μm). Genera pulsos cortos de luz infrarroja que se utilizan para medir distancias mediante el rebote en objetos y su regreso al sensor LIDAR.
Se utiliza una longitud de onda de 1,5 μm porque ofrece un buen equilibrio entre seguridad ocular y penetración atmosférica. Los láseres en este rango de longitud de onda tienen menos probabilidades de dañar los ojos humanos que aquellos que emiten a longitudes de onda más cortas y funcionan bien 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. Su rendimiento en condiciones climáticas adversas suele ser superior al de los láseres de menor longitud de onda, pero no tan eficaz como el de las opciones de mayor longitud de onda.
Si bien los láseres de fibra pulsada de 1,5 μm pueden incrementar inicialmente el costo de los sistemas LIDAR debido a su tecnología sofisticada, 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..