Antecedentes LiDAR automotrices
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 de Automóviles, para aclarar la posición estratégica y la dirección de desarrollo futuro de la conducción autónoma.
Yole Development, una firma consultora a nivel mundial, publicó un informe de investigación de la industria asociado con el 'Lidar para aplicaciones industriales y automotrices', mencionó que el mercado lidar en el campo automotriz puede alcanzar los 5.7 mil millones de dólares estadounidenses para 2026, se espera que el compuesto anual La tasa de crecimiento podría expandirse a más del 21% en los próximos cinco años.
¿Qué es LiDAR automotriz?
LiDAR, abreviatura de Light Detección y Rango, es una tecnología revolucionaria que ha transformado la industria automotriz, particularmente en el ámbito de los vehículos autónomos. Funciona emitiendo pulsos de luz (generalmente de un láser) hacia el objetivo y midiendo el tiempo que tarda la luz en rebotar en el sensor. Estos datos luego se utilizan para crear mapas tridimensionales detallados del entorno alrededor 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 problemas en determinadas condiciones, como poca luz o luz solar directa, los sensores LiDAR proporcionan datos confiables en una variedad de condiciones climáticas y de iluminación. Además, la capacidad del LiDAR para medir distancias con precisión permite detectar objetos, su tamaño e incluso su velocidad, lo cual es crucial para navegar en escenarios de conducción complejos.
Diagrama de flujo del principio de funcionamiento de LiDAR
Aplicaciones LiDAR en automatización:
La tecnología LiDAR (detección y alcance de 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 central,Tiempo de vuelo (ToF), funciona emitiendo pulsos láser y calculando el tiempo que tardan estos pulsos en reflejarse en los obstáculos. Este método produce datos de "nube de puntos" de alta precisión, que pueden crear mapas tridimensionales detallados del entorno alrededor del vehículo con una precisión de centímetros, ofreciendo una capacidad de reconocimiento espacial excepcionalmente precisa para los automóviles.
La aplicación de la tecnología LiDAR en el sector de la automoción se concentra principalmente en las siguientes áreas:
Sistemas de conducción autónomos:LiDAR es una de las tecnologías clave para alcanzar niveles avanzados de conducción autónoma. Percibe con precisión el entorno alrededor del vehículo, incluidos otros vehículos, peatones, señales de tráfico y condiciones de la carretera, ayudando así a los sistemas de conducción autónomos a tomar decisiones rápidas y precisas.
Sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS):En el ámbito de la asistencia al conductor, LiDAR se utiliza para mejorar las funciones de seguridad del vehículo, incluido 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 de GPS son limitadas.
Monitoreo y Gestión del Tráfico: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 señales y reducir la congestión.
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Tendencias hacia LiDAR automotriz
1. Miniaturización LiDAR
La visión tradicional de la industria automotriz sostiene que los vehículos autónomos no deberían diferir en apariencia de los automóviles 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 LiDAR sea lo suficientemente pequeño como para integrarse perfectamente en la carrocería del vehículo. Esto significa minimizar o incluso eliminar las piezas mecánicas giratorias, un cambio que se alinea con el alejamiento gradual de la industria de las estructuras láser actuales hacia soluciones LiDAR de estado sólido. LiDAR de estado sólido, sin piezas móviles, ofrece una solución compacta, confiable y duradera que se adapta bien 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 repuestos para automóviles para desarrollar soluciones que integren LiDAR en partes del vehículo, como los faros. Esta integración no solo sirve para ocultar los sistemas LiDAR, manteniendo el atractivo estético del vehículo, sino que también aprovecha la ubicación estratégica para optimizar el campo de visión y la funcionalidad del LiDAR. Para los vehículos de pasajeros, ciertas funciones de los Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor (ADAS) requieren que LiDAR se enfoque en ángulos específicos en lugar de proporcionar una vista de 360°. Sin embargo, para niveles más altos de autonomía, como el nivel 4, las consideraciones de seguridad requieren un campo de visión horizontal de 360°. Se espera que esto conduzca a configuraciones multipunto que garanticen una cobertura total alrededor del vehículo.
3.Reducción de costos
A medida que la tecnología LiDAR madura y la producción aumenta, los costos disminuyen, lo que hace factible 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 en el mercado hoy en día son en su mayoría LIDAR de 905 nm y 1550 nm/1535 nm, pero en términos de costo, 905 nm tiene la ventaja.
· LiDAR de 905 nm: Generalmente, los sistemas LiDAR de 905 nm son menos costosos debido a la amplia disponibilidad de componentes y los procesos de fabricación maduros asociados con esta longitud de onda. Esta ventaja de costos 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 nm: Los componentes para sistemas de 1550/1535 nm, como láseres y detectores, tienden a ser más caros, en parte porque la tecnología está menos extendida y los componentes son más complejos. Sin embargo, los beneficios en términos de seguridad y rendimiento pueden justificar el mayor costo para ciertas aplicaciones, especialmente en la conducción autónoma donde la detección de largo alcance y la seguridad son primordiales.
[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, lo que acerca a la industria a lograr una 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 de los alrededores 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, LIDAR puede detectar objetos en movimiento. Al medir el cambio de posición de los objetos a lo largo del tiempo, LIDAR puede calcular su velocidad y trayectoria.
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 y detección de objetos precisas y confiables.
Los desarrollos en curso en la tecnología LIDAR automotriz incluyen la reducción del tamaño y el costo de los sistemas LIDAR, aumentando su alcance y resolución e integrándolos de manera 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 que emite luz a una longitud de onda de 1,5 micrómetros (μm). Genera pulsos cortos de luz infrarroja que se utilizan para medir distancias rebotando en objetos y regresando 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. Es menos probable que los láseres en este rango de longitud de onda causen daño a los ojos humanos que los que emiten en longitudes de onda más cortas y pueden funcionar bien en diversas condiciones climáticas.
Si bien los láseres de 1,5 μm funcionan mejor que la luz visible en condiciones de niebla y lluvia, su capacidad para atravesar obstáculos atmosféricos aún es limitada. El rendimiento en condiciones climáticas adversas es generalmente mejor que el de los láseres de longitud de onda más corta, pero no tan efectivo como las opciones de longitud de onda más larga.
Si bien los láseres de fibra pulsada de 1,5 μm pueden aumentar 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. Se considera que sus beneficios en términos de rendimiento y seguridad justifican la inversión. El rendimiento superior y las características de seguridad mejoradas que brindan los láseres de fibra pulsada de 1,5 μm los convierten en una inversión que vale la pena para los sistemas LIDAR automotrices..