Lidar: Η Τεχνολογία που κάνει πραγματικότητα την αυτόνομη κίνηση
3/3/2021
Αλήθεια, πότε θα κυκλοφορήσουν τα αυτόνομα κινούμενα αυτοκίνητα; Κάντε λίγα χρόνια υπομονή ακόμη, μέχρι να μπορέσουν να είναι και στην πραγματικότητα αυτόνομα, ώστε να είναι σε θέση να λαμβάνουν μέρος στην κυκλοφορία. Και χωρίς την τεχνολογία lidar δε γίνεται σχεδόν τίποτε!
Υπάρχουν σαφώς ελλείψεις ακόμη σε ό,τι αφορά τα ζητήματα, που σχετίζονται με την αυτόνομη κίνηση των αυτοκινήτων. Σε αντίθεση με πολλές ανακοινώσεις, τελικά θα περάσουν λίγα χρόνια μέχρι τα αυτοκίνητα να μπορούν να κυκλοφορούν, όντας σε μεγάλο βαθμό αυτοματοποιημένα ή ακόμα και αμιγώς αυτόνομα, για να κινηθούν στη δημόσια κυκλοφορία. Χωρίς, δε, την τεχνολογία lidar, ένα είδος ραντάρ υπερύθρων, οι λειτουργίες οδήγησης του μέλλοντος σχεδόν δε θα λειτουργούν.
Το "lidar" προέρχεται από τον όρο light detection and ranging
Το lidar είναι η τεχνολογία-κλειδί στην εξέλιξη αυτόνομα κινούμενων αυτοκινήτων. Μαζί με ραντάρ, GPS και εξαιρετικής ευαισθησίας συστήματα κάμερας, διαμορφώνει την ικανότητα του αυτοκινήτου να... βλέπει, δηλαδή την ικανότητα να επιθεωρεί το περιβάλλον του. Η λέξη "lidar" προέρχεται από τον αγγλόφωνο όρο "light detection and ranging". Στην ουσία πρόκειται για το υπέρυθρο φως, που δημιουργεί έναν ακριβή, τρισδιάστατο χάρτη του περιβάλλοντος, με τον οποίο το όχημα μπορεί να αναγνωρίσει το πεδίο της δραστηριότητάς του. Όσο καλύτερες είναι αυτές οι πληροφορίες από τις εικόνες, τόσο ευκολότερα τις επεξεργάζεται η ηλεκτρονική διαχείριση του οχήματος κατά την κίνηση. Πολλοί προγραμματιστές τεχνολογίας επιμένουν ότι ο πλεονασμός, που παρέχεται από το lidar σε συνδυασμό με άλλους αισθητήρες, είναι επιτακτικός για την ασφαλή κυκλοφορία αυτοκινούμενων προτάσεων. Ταυτόχρονα, ωστόσο, τέτοιες λύσεις θεωρούνται επίσης ογκώδεις και ακριβές. Κάποιοι κατασκευαστές αυτοκινήτων, όπως η Tesla ή η Nissan, για παράδειγμα, βασίζονται σε πιο φθηνά συστήματα με κάμερες.
Αυτές οι εταιρείες εξελίσσουν lidar για την αυτόνομη οδήγηση
Με δεδομένο ότι ο ρόλος της τεχνολογίας lidar είναι τόσο στοιχειώδης για τις λειτουργίες της αυτόνομης μετακίνησης, οι εταιρείες, που ασχολούνται με τις εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα είναι ιδιαίτερα δημοφιλείς στο πεδίο της αυτοκινητοβιομηχανίας. Για παράδειγμα, η αμερικανική εταιρεία τεχνολογίας "Aurora" έχει αποκτήσει την Blackmore, έναν πάροχο τεχνολογίας lidar. Η Blackmore είχε προηγουμένως λάβει σημαντικές επενδύσεις από αυτοκινητοβιομηχανίες και επιχειρηματίες, όπως η "iVentures" (Toyota και BMW). Ο προμηθευτής αυτοκινήτων "Hyundai Mobis", ο οποίος ανήκει στον κορεατικό όμιλο της Hyundai, έχει επενδύσει στην αμερικανική εταιρεία ανίχνευσης φωτός "Velodyne Lidar". Η συγκεκριμένη επένδυση είναι μια στρατηγική συνεργασία, καθώς οι δύο εταιρείες σκοπεύουν να παρουσιάσουν τους πρώτους από κοινού εξελιγμένους αισθητήρες lidar το 2021, προκειμένου να παράξουν μαζικά συστήματα επιπέδου 3 για αυτοματοποιημένα οχήματα. Η Velodyne είναι πρωτοπόρος σε λύσεις και εφαρμογές lidar για αυτόνομα οχήματα. Η εταιρεία έφερε το 2017 το "VLS-128" στην αγορά, για το οποίο υποστήριζε ότι εκείνη την εποχή «ήταν το καλύτερο lidar στον κόσμο». Το Δεκέμβριο του 2018, η Nikon Corporation επένδυσε στην εταιρεία 25 εκατομμύρια δολάρια.
Η νέα σχεδίαση τύπου chip επιτρέπει πιο ευκρινείς εικόνες lidar
Η τεχνολογία lidar είναι πολύ περίπλοκη και ανάλογα ευαίσθητη. Μέχρι στιγμής, με τις υπέρυθρες ακτίνες λέιζερ, που χρησιμοποιούνται γι αυτό το σκοπό, υπήρξαν αποκλίσεις στη σταθερότητα μήκους κύματος έως και κατά 40 νανόμετρα, όταν η θερμοκρασία στο εξάρτημα αυξάνεται, πράγμα που σημαίνει ότι το σύστημα βλέπει τα πράγματα κάπως θολά. Ένας νέος τύπος σχεδίασης chip από τη γερμανική -εξειδικευμένη στο φωτισμό εταιρεία- Osram περιορίζει πλέον τη μετατόπιση στα μήκη κύματος στα μόλις 10 νανόμετρα, επιτρέποντας έτσι σημαντικά πιο καθαρές και ευκρινείς εικόνες του περιβάλλοντος χώρου. Χάρη στη νέα σχεδίαση chip, τα edge emitting λέιζερ ταιριάζουν καλύτερα και υπερβαίνουν και τις τιμές του VCSEL ακόμη, όσον αφορά τη σταθερότητα του μήκους κύματος, σε θερμοκρασίες λειτουργίας έως 125 βαθμών Κελσίου, που είναι συνηθισμένες στις εφαρμογές των αυτοκινήτων. Το τεχνολογικό ορόσημο στην εξέλιξη έχει ως στόχο να επιτρέψει τη χρήση ενός κατά πολύ μικρότερου φίλτρου μήκους κύματος στον ανιχνευτή για υπέρυθρες λέιζερ, το οποίο βελτιώνει σημαντικά τη λεγόμενη αναλογία σήματος/θόρυβο. Αυτή η τεχνολογική πρόοδος έχει ήδη αποδειχθεί σε εξαρτήματα με τη λεγόμενη «τριπλή σύνδεση» (τρεις επιφάνειες εκπομπής φωτός που είναι στρωμένες η μία πάνω στην άλλη) και θα χρησιμοποιηθεί σε όλα τα λέιζερ υπέρυθρης ακτινοβολίας από την Osram στο μέλλον. Αυτό προσφέρει τεράστια πλεονεκτήματα στους κατασκευαστές συστημάτων lidar.
Η Ford δοκίμασε το lidar στην ευρύτερη περιοχή του Detroitστο Michigan
Η Ford ήταν μια από τις πρώτες αυτοκινητοβιομηχανίες, που δημοσίευσε το 2019 ένα σύνολο δεδομένων του αυτόνομου στόλου οχημάτων της. Το σύνολο των δεδομένων, με την ονομασία "multi-AV seasonal dataset", έδωσε στους ερευνητές δωρεάν πρόσβαση στις πληροφορίες, ώστε να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα των αυτόνομων συστημάτων. Για να δημιουργηθεί το σύνολο δεδομένων, μηχανικοί οδήγησαν υβριδικές εκδόσεις του Ford Fusion στην ευρύτερη περιοχή του Detroit, στο Michigan, καλύπτοντας μια ποικιλία από περιβάλλοντα οδήγησης, όπως αυτοκινητόδρομοι, υπέργειες διαβάσεις, αεροδρόμια, γέφυρες, σήραγγες και κατασκευαστικές ζώνες. Το σύνολο δεδομένων αντικατόπτριζε εποχιακές διαφορές, καθώς η καταγραφή τους γινόταν υπό διαφορετικές καιρικές συνθήκες. Το όχημα εξέλιξης ήταν εφοδιασμένο με τέσσερις αισθητήρες lidar, έξι κάμερες 1,3 megapixel, μία κάμερα 5 megapixel και μια μονάδα μέτρησης αδράνειας. Η πλατφόρμα του hardware αποτελείται από τέσσερις τετραπύρηνους επεξεργαστές i7 με 16 GB RAM, συσκευές δικτύου και ένα μηχανισμό ψύξης. Σύμφωνα με τις πληροφορίες της Ford, κάθε αρχείο καταγραφής δεδομένων έχει χρονική σήμανση και λαμβάνει ανεπεξέργαστα δεδομένα από τους αισθητήρες, τις τιμές βαθμονόμησης, την πορεία του οχήματος, τη σχέση εδάφους/πραγματικής θέσης και τους τρισδιάστατους χάρτες.
Η Daimlerσκοπεύει να φέρει την υποβοήθηση οδήγησης στα φορτηγά της στο επίπεδο 4
Η Daimler δοκιμάζει τα ιδιαίτερα αυτοματοποιημένα φορτηγά της, βασιζόμενη στη Luminar Technologies, έναν από τους κορυφαίους παρόχους τεχνολογίας hardware και software lidar. Στόχος είναι να βρεθούν στους δρόμους φορτηγά με υποβοήθηση οδήγησης επιπέδου 4. Στο επίκεντρο βρίσκεται αρχικά η κυκλοφορία μεγάλων αποστάσεων στους αμερικανικούς αυτοκινητόδρομους. Σε αυτήν την περίπτωση, τα συστήματα οφείλουν να είναι πιο αποτελεσματικά όσον αφορά την αναγνώριση αντικειμένων και την επεξεργασία δεδομένων, ειδικά σε υψηλότερες ταχύτητες. Για να ενισχύσει τη συνεργασία, η Daimler Trucks απέκτησε μειοψηφικό μερίδιο στη Luminar. Ο δρ. Peter Vaughan Schmidt, επικεφαλής της Ομάδας Αυτόνομης Τεχνολογίας της Daimler Trucks, δήλωσε: «Η Luminar έχει αποδειχθεί ότι είναι οραματιστής στον τομέα της. Η εταιρεία διαθέτει μοναδικές τεχνολογίες για την αναγνώριση αντικειμένων σε μεγάλες αποστάσεις και σε υψηλές ταχύτητες σε αυτοκινητόδρομους. Κοινός μας στόχος είναι η ενεργοποίηση της ασφαλούς χρήσης των ιδιαίτερα αυτοματοποιημένων φορτηγών και η συμβολή με αυτόν τον τρόπο στην περαιτέρω εξέλιξη ολόκληρης της βιομηχανίας.»
