自動車用LiDARの背景
2015年から2020年にかけて、同国はいくつかの関連政策を発表し、「インテリジェントコネクテッドビークル' そして '自動運転車'。2020年の初めに、国家はインテリジェント車両イノベーションと開発戦略と自動車運転自動化分類の2つの計画を発表し、自動運転の戦略的位置と将来の開発方向を明確にしました。
世界的なコンサルティング会社であるYole Developmentは、「自動車および産業用LiDAR」に関する業界調査レポートを発表し、自動車分野のLiDAR市場は2026年までに57億ドルに達する可能性があり、今後5年間の複合年間成長率は21％以上に拡大する可能性があると述べています。
自動車用 LiDAR とは何ですか?
LiDAR（Light Detection and Ranging、光検出と測距）は、自動車業界、特に自動運転車の分野に革命をもたらした革新的な技術です。LiDARは、通常はレーザーから発せられる光パルスを目標物に向けて発射し、光がセンサーに戻ってくるまでの時間を計測することで機能します。このデータを用いて、車両周辺の環境の詳細な3次元マップを作成します。
LiDARシステムは、その精度と高精度な物体検知能力で高く評価されており、自動運転に欠かせないツールとなっています。可視光に依存し、低照度や直射日光といった特定の条件下では性能が発揮できないカメラとは異なり、LiDARセンサーは様々な照明条件や気象条件において信頼性の高いデータを提供します。さらに、LiDARは距離を正確に測定できるため、物体の位置、大きさ、さらには速度まで検知することができ、複雑な運転シナリオをナビゲートする上で極めて重要です。
LiDARの動作原理フローチャート
自動化におけるLiDARのアプリケーション:
自動車業界におけるLiDAR（光検出・測距）技術は、主に運転安全性の向上と自動運転技術の発展に重点を置いています。その中核技術は、飛行時間（ToF）は、レーザーパルスを発射し、障害物からの反射時間を計算することで機能します。この手法により、車両周囲の環境をセンチメートルレベルの精度で詳細に3次元マップを作成できる高精度な「点群」データが生成され、自動車に極めて高精度な空間認識機能を提供します。
自動車分野における LiDAR 技術の応用は、主に以下の分野に集中しています。
自動運転システム:LiDARは、高度な自動運転を実現するための重要な技術の一つです。他の車両、歩行者、道路標識、路面状況など、車両周囲の環境を正確に認識し、自動運転システムが迅速かつ正確な判断を下せるよう支援します。
先進運転支援システム（ADAS）：運転支援の分野では、LiDAR は、アダプティブ クルーズ コントロール、緊急ブレーキ、歩行者検知、障害物回避機能などの車両の安全機能を向上させるために使用されます。
車両のナビゲーションと測位:LiDAR によって生成される高精度 3D マップは、特に GPS 信号が制限される都市環境において、車両の位置精度を大幅に向上させることができます。
トラフィックの監視と管理:LiDAR は交通の流れを監視および分析するために利用でき、都市交通システムの信号制御の最適化と渋滞の緩和に役立ちます。
リモートセンシング、距離測定、自動化、DTS などに。
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自動車向けLiDARの動向
1. LiDARの小型化
自動車業界では、運転の楽しさと効率的な空力特性を維持するために、自動運転車の外観は従来の自動車と変わらないべきだという従来の考え方があります。この考え方が、LiDARシステムの小型化へのトレンドを推進してきました。将来の理想は、LiDARが車体にシームレスに統合できるほど小型化することです。これは、機械的な回転部品を最小限に抑え、あるいは完全に排除することを意味します。これは、業界が現在のレーザー構造からソリッドステートLiDARソリューションへと徐々に移行している流れと一致しています。可動部品のないソリッドステートLiDARは、コンパクトで信頼性が高く、耐久性に優れたソリューションを提供し、現代の自動車の美観と機能の要件に適合します。
2. 組み込みLiDARソリューション
近年の自動運転技術の進歩に伴い、一部のLiDARメーカーは自動車部品サプライヤーと提携し、ヘッドライトなどの車両部品にLiDARを統合するソリューションの開発に着手しています。この統合は、LiDARシステムを目立たないようにすることで車両の美観を維持するだけでなく、戦略的な配置によってLiDARの視野角と機能性を最適化することにも役立ちます。乗用車の場合、特定の先進運転支援システム（ADAS）機能では、LiDARが360°の視野を提供するのではなく、特定の角度に焦点を合わせることが求められます。しかし、レベル4などのより高度な自動運転では、安全性の観点から水平360°の視野角が求められます。これにより、車両周囲を完全にカバーするマルチポイント構成が実現すると予想されます。
3.コスト削減
LiDAR技術が成熟し、生産規模が拡大するにつれてコストが低下し、中級車を含むより幅広い車種への搭載が可能になっています。LiDAR技術の民主化は、自動車市場全体における高度な安全機能や自動運転機能の導入を加速させると期待されています。
現在市販されている LIDAR は主に 905nm と 1550nm/1535nm LIDAR ですが、コストの面では 905nm の方が有利です。
· 905nm LiDAR一般的に、905nm LiDARシステムは、部品の入手しやすさと、この波長に対応する成熟した製造プロセスにより、より安価です。このコスト面での優位性により、905nm LiDARは、測距や目の安全性がそれほど重要でない用途において魅力的な選択肢となっています。
· 1550/1535nm LiDAR1550/1535nmシステムのレーザーや検出器などのコンポーネントは、技術がまだ普及しておらず、コンポーネントが複雑であることもあって、一般的に高価になる傾向があります。しかし、安全性と性能面でのメリットは、特定の用途、特に長距離検知と安全性が最重要視される自動運転においては、高いコストを正当化する可能性があります。
[リンク：905nmと1550nm/1535nm LiDARの比較についてさらに詳しく読む]
4. 安全性の向上とADASの強化
LiDARテクノロジーは、先進運転支援システム（ADAS）の性能を大幅に向上させ、車両に高精度な環境マッピング機能を提供します。この精度により、衝突回避、歩行者検知、アダプティブクルーズコントロールなどの安全機能が向上し、業界は完全自動運転の実現に一歩近づきます。
よくある質問
車両に搭載されたLIDARセンサーは、光パルスを発射し、物体に反射してセンサーに戻ります。パルスが戻ってくるまでの時間から物体までの距離を計算します。この情報は、車両周囲の詳細な3Dマップを作成するのに役立ちます。
一般的な自動車用 LIDAR システムは、光パルスを放射するレーザー、パルスを誘導するスキャナーと光学系、反射光を捕捉する光検出器、およびデータを分析して環境の 3D 表現を作成する処理ユニットで構成されています。
はい、LIDARは移動物体を検出できます。物体の位置の変化を時間経過とともに測定することで、LIDARは速度と軌道を計算します。
LIDAR は車両の安全システムに統合されており、正確で信頼性の高い距離測定と物体検出を提供することで、アダプティブ クルーズ コントロール、衝突回避、歩行者検出などの機能を強化します。
自動車用 LIDAR 技術の継続的な開発には、LIDAR システムのサイズとコストの削減、範囲と解像度の向上、車両の設計と機能へのよりシームレスな統合などが含まれます。
[リンク：LIDARレーザーの主要パラメータ]
1.5μmパルスファイバーレーザーは、車載LIDARシステムで使用されるレーザー光源の一種で、波長1.5マイクロメートル（μm）の光を放射します。このレーザー光源は赤外線の短パルスを生成し、物体に反射してLIDARセンサーに戻ることで距離を測定します。
1.5μmの波長が採用されているのは、目の安全性と大気への透過性のバランスが取れているためです。この波長域のレーザーは、より短い波長域で放射されるレーザーよりも人体に害を及ぼす可能性が低く、様々な気象条件で良好な性能を発揮します。
1.5μmレーザーは霧や雨天時において可視光よりも優れた性能を発揮しますが、大気圏の障害物を透過する能力には依然として限界があります。悪天候下における性能は、一般的に短波長レーザーよりも優れていますが、長波長レーザーほど効果的ではありません。
1.5μmパルスファイバーレーザーは、その高度な技術により、当初はLIDARシステムのコストを上昇させる可能性がありますが、製造技術の進歩と規模の経済性により、時間の経過とともにコストが削減されると期待されています。性能と安全性の面でのメリットは、投資を正当化すると考えられています。1.5μmパルスファイバーレーザーが提供する優れた性能と強化された安全機能は、自動車用LIDARシステムにとって価値のある投資となります。.