Contexte du LiDAR automobile
De 2015 à 2020, le pays a publié plusieurs politiques connexes, axées sur «véhicules intelligents connectés' et 'véhicules autonomes« Début 2020, la nation a publié deux plans : la stratégie d'innovation et de développement des véhicules intelligents et la classification de l'automatisation de la conduite automobile, afin de clarifier la position stratégique et l'orientation future du développement de la conduite autonome.
Yole Development, une société de conseil mondiale, a publié un rapport de recherche industrielle associé au « Lidar pour les applications automobiles et industrielles », mentionnant que le marché du lidar dans le domaine automobile peut atteindre 5,7 milliards de dollars américains d'ici 2026, et on s'attend à ce que le taux de croissance annuel composé puisse s'étendre à plus de 21 % au cours des cinq prochaines années.
Qu'est-ce que le LiDAR automobile ?
LiDAR (Light Detection and Ranging) est une technologie révolutionnaire qui a révolutionné l'industrie automobile, notamment dans le domaine des véhicules autonomes. Elle émet des impulsions lumineuses – généralement issues d'un laser – vers la cible et mesure le temps de réflexion de la lumière vers le capteur. Ces données sont ensuite utilisées pour créer des cartes tridimensionnelles détaillées de l'environnement du véhicule.
Les systèmes LiDAR sont réputés pour leur précision et leur capacité à détecter les objets avec une grande précision, ce qui en fait un outil indispensable pour la conduite autonome. Contrairement aux caméras qui utilisent la lumière visible et peuvent rencontrer des difficultés dans certaines conditions, comme la faible luminosité ou la lumière directe du soleil, les capteurs LiDAR fournissent des données fiables dans diverses conditions d'éclairage et météorologiques. De plus, la capacité du LiDAR à mesurer les distances avec précision permet de détecter les objets, leur taille et même leur vitesse, un élément crucial pour s'orienter dans des scénarios de conduite complexes.
Organigramme du principe de fonctionnement du LiDAR
Applications LiDAR dans l'automatisation :
La technologie LiDAR (détection et télémétrie par la lumière) utilisée dans l'industrie automobile vise principalement à améliorer la sécurité routière et à faire progresser les technologies de conduite autonome. Sa technologie de base :Temps de vol (ToF), fonctionne en émettant des impulsions laser et en calculant le temps nécessaire à leur réflexion par les obstacles. Cette méthode produit des données de « nuage de points » extrêmement précises, permettant de créer des cartes tridimensionnelles détaillées de l'environnement du véhicule avec une précision centimétrique, offrant ainsi une capacité de reconnaissance spatiale exceptionnellement précise pour les automobiles.
L'application de la technologie LiDAR dans le secteur automobile se concentre principalement dans les domaines suivants :
Systèmes de conduite autonome :Le LiDAR est l'une des technologies clés pour atteindre des niveaux avancés de conduite autonome. Il perçoit avec précision l'environnement du véhicule, notamment les autres véhicules, les piétons, la signalisation routière et l'état de la route, aidant ainsi les systèmes de conduite autonome à prendre des décisions rapides et précises.
Systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) :Dans le domaine de l'assistance à la conduite, le LiDAR est utilisé pour améliorer les fonctions de sécurité des véhicules, notamment le régulateur de vitesse adaptatif, le freinage d'urgence, la détection des piétons et les fonctions d'évitement d'obstacles.
Navigation et positionnement du véhicule :Les cartes 3D de haute précision générées par LiDAR peuvent améliorer considérablement la précision du positionnement des véhicules, en particulier dans les environnements urbains où les signaux GPS sont limités.
Surveillance et gestion du trafic :Le LiDAR peut être utilisé pour surveiller et analyser le flux de trafic, aidant les systèmes de circulation urbaine à optimiser le contrôle des signaux et à réduire la congestion.
Pour la télédétection, la télémétrie, l'automatisation et le DTS, etc.
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Tendances vers le LiDAR automobile
1. Miniaturisation du LiDAR
L'industrie automobile considère traditionnellement que les véhicules autonomes ne doivent pas différer visuellement des voitures conventionnelles afin de préserver le plaisir de conduite et l'efficacité aérodynamique. Cette perspective a propulsé la tendance à la miniaturisation des systèmes LiDAR. L'idéal pour l'avenir est que le LiDAR soit suffisamment compact pour s'intégrer parfaitement à la carrosserie du véhicule. Cela implique de minimiser, voire d'éliminer, les pièces mécaniques rotatives, une évolution qui s'inscrit dans la transition progressive de l'industrie vers des solutions LiDAR à semi-conducteurs, plutôt que des structures laser actuelles. Le LiDAR à semi-conducteurs, dépourvu de pièces mobiles, offre une solution compacte, fiable et durable, parfaitement adaptée aux exigences esthétiques et fonctionnelles des véhicules modernes.
2. Solutions LiDAR intégrées
Avec les progrès des technologies de conduite autonome ces dernières années, certains fabricants de LiDAR ont commencé à collaborer avec des équipementiers automobiles pour développer des solutions intégrant le LiDAR à des éléments du véhicule, comme les phares. Cette intégration permet non seulement de dissimuler les systèmes LiDAR, préservant ainsi l'esthétique du véhicule, mais aussi de tirer parti de leur positionnement stratégique pour optimiser le champ de vision et les fonctionnalités du LiDAR. Pour les véhicules de tourisme, certaines fonctions des systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) nécessitent que le LiDAR se concentre sur des angles spécifiques plutôt que d'offrir une vue à 360°. Cependant, pour des niveaux d'autonomie plus élevés, comme le niveau 4, des considérations de sécurité nécessitent un champ de vision horizontal à 360°. Cela devrait conduire à des configurations multipoints assurant une couverture complète du véhicule.
3.Réduction des coûts
À mesure que la technologie LiDAR mûrit et que la production s'intensifie, les coûts diminuent, ce qui permet d'intégrer ces systèmes à une gamme plus large de véhicules, y compris les modèles milieu de gamme. Cette démocratisation de la technologie LiDAR devrait accélérer l'adoption de fonctionnalités avancées de sécurité et de conduite autonome sur le marché automobile.
Les LIDAR actuellement sur le marché sont principalement des LIDAR 905 nm et 1550 nm/1535 nm, mais en termes de coût, le 905 nm présente l'avantage.
· LiDAR 905 nmEn général, les systèmes LiDAR 905 nm sont moins coûteux grâce à la grande disponibilité des composants et à la maturité des procédés de fabrication associés à cette longueur d'onde. Cet avantage économique rend le LiDAR 905 nm intéressant pour les applications où la portée et la sécurité oculaire sont moins importantes.
· LiDAR 1550/1535 nmLes composants des systèmes 1550/1535 nm, tels que les lasers et les détecteurs, ont tendance à être plus coûteux, en partie parce que la technologie est moins répandue et les composants plus complexes. Cependant, les avantages en termes de sécurité et de performances peuvent justifier un coût plus élevé pour certaines applications, notamment la conduite autonome, où la détection à longue portée et la sécurité sont primordiales.
[Lien:En savoir plus sur la comparaison entre les LiDAR 905 nm et 1550 nm/1535 nm]
4. Sécurité accrue et ADAS améliorés
La technologie LiDAR améliore considérablement les performances des systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS), offrant aux véhicules des capacités de cartographie environnementale précises. Cette précision améliore les fonctions de sécurité telles que l'évitement des collisions, la détection des piétons et le régulateur de vitesse adaptatif, rapprochant ainsi le secteur de la conduite entièrement autonome.
FAQ
Dans les véhicules, les capteurs LIDAR émettent des impulsions lumineuses qui rebondissent sur les objets et reviennent au capteur. Le temps de retour des impulsions permet de calculer la distance aux objets. Ces informations permettent de créer une carte 3D détaillée de l'environnement du véhicule.
Un système LIDAR automobile typique se compose d'un laser pour émettre des impulsions lumineuses, d'un scanner et d'une optique pour diriger les impulsions, d'un photodétecteur pour capturer la lumière réfléchie et d'une unité de traitement pour analyser les données et créer une représentation 3D de l'environnement.
Oui, le LIDAR peut détecter les objets en mouvement. En mesurant l'évolution de leur position au fil du temps, le LIDAR peut calculer leur vitesse et leur trajectoire.
Le LIDAR est intégré aux systèmes de sécurité des véhicules pour améliorer des fonctionnalités telles que le régulateur de vitesse adaptatif, l'évitement des collisions et la détection des piétons en fournissant des mesures de distance et une détection d'objets précises et fiables.
Les développements en cours dans la technologie LIDAR automobile incluent la réduction de la taille et du coût des systèmes LIDAR, l'augmentation de leur portée et de leur résolution, et leur intégration plus transparente dans la conception et la fonctionnalité des véhicules.
Un laser à fibre pulsé de 1,5 μm est un type de source laser utilisé dans les systèmes LIDAR automobiles. Il émet une lumière à une longueur d'onde de 1,5 micromètre (μm). Il génère de courtes impulsions de lumière infrarouge qui permettent de mesurer les distances en rebondissant sur les objets et en retournant vers le capteur LIDAR.
La longueur d'onde de 1,5 μm est privilégiée car elle offre un bon équilibre entre sécurité oculaire et pénétration atmosphérique. Les lasers de cette gamme de longueurs d'onde sont moins susceptibles de nuire à l'œil humain que ceux émettant à des longueurs d'onde plus courtes et offrent de bonnes performances dans diverses conditions météorologiques.
Bien que les lasers de 1,5 μm soient plus performants que la lumière visible dans le brouillard et la pluie, leur capacité à pénétrer les obstacles atmosphériques reste limitée. Leurs performances dans des conditions météorologiques défavorables sont généralement supérieures à celles des lasers à longueur d'onde plus courte, mais moins efficaces que celles des lasers à longueur d'onde plus longue.
Bien que les lasers à fibre pulsés de 1,5 μm puissent initialement augmenter le coût des systèmes LIDAR en raison de leur technologie sophistiquée, les progrès de fabrication et les économies d'échelle devraient réduire les coûts à terme. Leurs avantages en termes de performances et de sécurité justifient l'investissement. Les performances supérieures et les fonctionnalités de sécurité renforcées des lasers à fibre pulsés de 1,5 μm en font un investissement rentable pour les systèmes LIDAR automobiles..