自動車用LiDARの背景
2015 年から 2020 年にかけて、国は「」に焦点を当てたいくつかの関連政策を発表しました。インテリジェントなコネクテッドカー' そして '自動運転車'。 2020 年の初めに、国家は、自動運転の戦略的位置と将来の開発方向を明確にするために、インテリジェント車両イノベーションおよび開発戦略と自動車運転自動化分類という 2 つの計画を発表しました。
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アプリケーション向けLiDAR」に関連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57億米ドルに達する可能性があり、年間平均成長率が予想されていると述べました。今後 5 年間で成長率は 21% 以上に拡大する可能性があります。
車載用LiDARとは何ですか?
LiDAR は、Light Detection and Ranging の略で、自動車業界、特に自動運転車の分野に変革をもたらした革新的なテクノロジーです。これは、通常はレーザーからの光パルスをターゲットに向けて放射し、光がセンサーに反射するまでの時間を測定することによって機能します。このデータは、車両の周囲の環境の詳細な 3 次元マップを作成するために使用されます。
LiDAR システムは、その精度と高精度で物体を検出する能力で知られており、自動運転に不可欠なツールとなっています。可視光に依存し、低照度や直射日光などの特定の条件下では困難を伴う可能性があるカメラとは異なり、LiDAR センサーは、さまざま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 の距離を正確に測定する機能により、複雑な運転シナリオをナビゲートするために重要な、物体、そのサイズ、さらには速度の検出が可能になります。
LiDAR の動作原理のフローチャート
自動化における LiDAR アプリケーション:
自動車業界における LiDAR (光検出および測距) テクノロジーは、主に運転の安全性の向上と自動運転技術の進歩に焦点を当てています。そのコア技術である、飛行時間 (ToF)、レーザー パルスを放射し、これらのパルスが障害物から反射されるまでにかかる時間を計算することによって機能します。この手法により生成される高精度の「点群」データにより、センチメートルレベルの精度で車両周囲の詳細な3次元地図を作成することができ、自動車にとって非常に正確な空間認識機能が提供されます。
自動車分野における LiDAR テクノロジーの応用は、主に次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1つです。他の車両、歩行者、道路標識、道路状況など車両周囲の環境を正確に認識し、自動運転システムによる迅速かつ正確な意思決定を支援します。
先進運転支援システム (ADAS):ドライバー支援の分野では、LiDAR はアダプティブクルーズコントロール、緊急ブレーキ、歩行者検出、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 によって生成された高精度 3D マップは、特に GPS 信号が制限されている都市環境において、車両位置の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、交通の流れの監視と分析に利用でき、都市交通システムによる信号制御の最適化と渋滞の軽減を支援します。
リモートセンシング、測距、自動化、DTSなどに。
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車載用LiDARへのトレンド
1.LiDARの小型化
自動車業界の従来の見解では、運転の楽しさと効率的な空気力学を維持するために、自動運転車は従来の車と外観が異なってはいけないと考えられています。この観点から、LiDAR システムの小型化の傾向が推進されています。将来の理想は、LiDAR が車両のボディにシームレスに統合できるほど十分に小さいことです。これは、機械的な回転部品を最小限に抑えるか、さらには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 ソリューションに徐々に移行していることと一致しています。可動部品のないソリッドステート LiDAR は、現代の車両の美的および機能的要件によく適合する、コンパクトで信頼性が高く、耐久性のあるソリューションを提供します。
2. 組み込み型 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協力して、ヘッドライトなど車両の部品にLiDARを統合するソリューションの開発を開始している。この統合は、LiDAR システムを隠して車両の美的魅力を維持するだけでなく、戦略的な配置を活用して LiDAR の視野と機能を最適化します。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° ビューを提供するのではなく、特定の角度に焦点を合わせる必要があります。ただし、レベル 4 などのより高いレベルの自律性の場合、安全性を考慮して 360° の水平視野が必要です。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 テクノロジーが成熟し、生産規模が拡大するにつれてコストは低下しており、これらのシステムを中級モデルを含む幅広い車両に組み込むことが可能になっています。この LiDAR テクノロジーの民主化により、自動車市場全体で高度な安全性と自動運転機能の導入が加速すると予想されます。
現在市場にある LIDAR は主に 905nm および 1550nm/1535nm LIDAR ですが、コストの点では 905nm が有利です。
・905nm LiDAR: 一般に、905nm LiDAR システムは、この波長に関連するコンポーネントが広く入手可能であり、製造プロセスが成熟しているため、安価です。このコスト上の利点により、905nm LiDAR は、範囲と目の安全性がそれほど重要ではないアプリケーションにとって魅力的になります。
・1550/1535nm LiDAR: レーザーや検出器などの 1550/1535nm システムのコンポーネントは、より高価になる傾向があります。その理由の 1 つは、この技術があまり普及しておらず、コンポーネントがより複雑であるためです。ただし、安全性とパフォーマンスの面での利点は、特定の用途、特に長距離の検出と安全性が最優先される自動運転では、より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) のパフォーマンスを大幅に向上させ、車両に正確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、業界が完全自動運転の実現に近づきます。
よくある質問
車両では、LIDAR センサーが光パルスを放射し、その光パルスが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は、物体までの距離を計算するために使用されます。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、光パルスを発するレーザー、パルスを方向付けるスキャナーと光学系、反射光を捕捉する光検出器、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ます。
はい、LIDAR は移動物体を検出できます。 LIDAR は、時間の経過に伴う物体の位置の変化を測定することで、その速度と軌道を計算できます。
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 テクノロジー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、その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、自動車用 LIDAR システムで使用されるレーザー光源の一種で、1.5 マイクロメートル (μm) の波長で光を放射します。赤外線の短いパルスを生成し、物体で反射して LIDAR センサーに戻ることで距離を測定します。
1.5μm の波長が使用されるのは、目の安全性と大気の透過性のバランスが優れているためです。この波長範囲のレーザーは、より短い波長で放射するレーザーよりも人間の目に害を及ぼす可能性が低く、さまざまな気象条件でも良好に機能します。
1.5μm レーザーは霧や雨の中で可視光よりも優れた性能を発揮しますが、大気中の障害物を透過する能力は依然として限られています。悪天候条件でのパフォーマンスは一般的に短波長レーザーよりも優れていますが、長波長オプション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、製造の進歩と規模の経済により、時間の経過とともにコストが削減されることが期待されます。性能と安全性の面での利点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により、車載LIDARシステムにとって価値のある投資となります。.