Radarul cu laser în mașinile autonome combină tehnologii multidomenii precum optica, electronica și mecanica, iar tehnologiile sale cheie afectează direct precizia și fiabilitatea percepției mediului, următoarele sunt analizele tehnice de bază:

Tehnologia de scanare: determinarea acoperirii mediului și a timpului real

Tehnologia scanării mecanice

Principiul: Scanarea la 360° a fasciculului laser prin componente rotative mecanice (cum ar fi prisma rotativă, oscilloscopia) generează un nor de puncte tridimensional.

Caracteristici: Tehnologia matură, domeniul larg de scanare (cum ar fi câmpul de vedere vertical de 120 °), densitatea ridicată a norilor de puncte, dar structura mecanică este ușor de pierdut, volumul mare și costul ridicat (costul unic inițial a depășit 10.000 de dolari).

Aplicații: Robotaxi inițiale (cum ar fi modelele Waymo) și unele vehicule de testare de înaltă calitate.

2. Tehnologie de scanare în stare solidă

Tehnologie MEMS

Principiul: Utilizarea unui sistem microelectromecanic pentru a conduce o osciloscopă de dimensiuni mici pentru a deplasa fasciculul laser pentru a realiza scanarea bidimensională.

Caracteristici: Fără componente rotative mecanice, dimensiuni mici (cum ar fi dimensiunea monedei), costuri mici (clasa de milioane de yuani), dar unghiul de scanare limitat (câmpul de vedere vertical de aproximativ ± 15 °), rezistență la vibrații slabă.

Tehnologia OPA Optical Phase Array

Principiul: prin controlul diferenței de fază a fasciculului laser cu mai multe fascicule, utilizând efectul de interferență pentru a realiza scanarea electronică a fasciculului, fără componente fizice în mișcare.

Caracteristici: Cel mai mare grad de stare solidă, viteza de răspuns nanosecundă, potrivită cerințelor de fiabilitate la nivel de regulă a vehiculului, dar dificilitatea tehnică este mare, în prezent eficiența energetică scăzută, distanța de detectare este mai aproape (< 100 m).

Tehnologie Flash

Principiul: nu este nevoie de scanare, emite direct sursa de lumină a suprafeței laser, capturând o singură dată informațiile tridimensionale ale întregului câmp vizual prin detector.

Caracteristici: Structura este simplă, costul este scăzut, răspunsul este rapid, dar densitatea norilor de puncte este scăzută (rezoluție insuficientă la distanțe lungi), distanța de detectare este limitată (de obicei < 50 m), potrivită pentru orbirea de apropiere.

Tehnologia de transmitere și primire cu laser: îmbunătățirea distanței și a preciziei detectării

Tehnologia emisiei laser

Alegerea lungimii de undă

Lungimea de undă 905 nm: în primul curent principal (cum ar fi produsele Velodyne), detectorul costă puțin, dar este mai puțin sigur pentru ochiul uman (necesită o putere limitată), cu o distanță de detectare de aproximativ 100 de metri.

Lungimea de undă de 1550 nm: un prag ridicat de siguranță pentru ochiul uman (potență de 10 ori mai mare), distanțe de detectare de peste 200 de metri (cum ar fi produsele Luminar), dar costuri mai mari cu un detector de arsenic indiu-galiu (InGaAs).

Modularea pulsului

Tehnologia ToF (timp de zbor): Calcularea distanței prin măsurarea timpului de drum și de întoarcere al pulsului laser, cu o precizie de până la centimetri, potrivită pentru detectarea la distanțe lungi.

Tehnologia FMCW (undă continuă modulată): prin emisia de laser modulat și analiza deplasarii frecvenței ecoului, capacitatea de rezistență la interferențe este puternică și poate obține în același timp informații despre viteză (efectul Doppler), dar complexitatea sistemului este ridicată.

Tehnologia de primire a semnalului

APD (Photodiode de Lavane): Sensibilitate ridicată, potrivită pentru detectarea semnalelor de lumină slabă, frecvent utilizată în radarul laser 905 nm.

SPAD (dioda de avalană monofotonică): capacitatea de detectare la nivel monofotonic, care poate fi utilizată pentru primirea de semnale slabe la distanțe îndelungate și care ar putea deveni un dispozitiv de bază al radarului în stare solidă în viitor.

Procesarea în cloud de puncte și optimizarea algoritmului: îmbunătățirea eficienței înțelegerii mediului

1. Reducerea zgomotului și îmbunătățirea norilor

Eliminarea zgomotului de mediu (de exemplu, ploaie și zăpadă, interferențe cu praful) prin algoritmi de filtrare (de exemplu, filtrarea cu corpină, filtrarea cu diferențe statistice), păstrând un nor de puncte țintă eficient.

Utilizați deep learning (cum ar fi PointNet) pentru a prelua eșantionări de nori de puncte rari pentru a îmbunătăți integritatea profilurilor obstacolelor (cum ar fi distingerea dintre pietoni și stâlpi).

Poziționare și cartografie în timp real (SLAM)

Combinați norii de puncte laser cu date precum IMU (unități de măsurare a inerției), GPS și altele pentru a localiza vehiculul în timp real (precizie la nivel de centimetri) și pentru a crea hărți de înaltă definiție actualizate dinamic (de exemplu, marcarea găurilor de pe suprafața drumului, poziția semnelor de trafic).

3. Algoritmul de fuziune multi-senzor

Combinați norii de puncte laser cu imaginile camerei și datele radarului de unde milimetrice (cum ar fi algoritmul BEV) pentru a compensa defectele unui singur senzor:

Camera furnizează informații de culoare și semantică (cum ar fi starea semaforilor), radarul laser completează structura tridimensională și radarul de unde milimetrice menține capacitatea de detectare în zilele de ceață ploaie.

Tehnologie de fiabilitate la nivel de reglementare: adaptare la mediul complex de la bord

1. Design adaptabil mediului

Intervalul de temperatură: îndeplinește temperaturile de lucru - 40 ° C ~ 85 ° C (cum ar fi standardul de testare al platformei Huawei MDC), pentru a evita supraîncălzirea emitătorului laser prin proiectarea separării termoelectrice.

Resistență la vibrații / impacturi: reducerea pierderilor de piese mecanice prin structuri în stare solidă (cum ar fi OPA, Flash) sau prin utilizarea unor structuri mecanice întărite (cum ar fi seria Pandar a trecut testul de impacturi 100G).

Rezistență la praf și apă: atinge clasa IP6K9K pentru a împiedica ploaia și noroiul să intre în lentile optice.

2. Proiectarea siguranței funcționale

Conform standardului de siguranță funcțională ISO 26262, se utilizează un design redundant (de exemplu, un emitător laser dublu, un modul de alimentare independent) pentru a se asigura că o singură defecțiune nu afectează siguranța sistemului.

Funcții de auto-verificare integrate (cum ar fi monitorizarea puterii laser, detectarea defecțiunilor detectorului), feedback în timp real pentru starea de sănătate a sistemului.

Tehnologia de control al costurilor: promovarea aplicațiilor la scară

Procesul de integrare și producție în masă

Reducerea costurilor hardware prin proiectarea pe cip (de exemplu, integrarea transmisiei, primirii și procesarii semnalelor cu laser în cipul ASIC) (de exemplu, Dajiang Livox a redus costurile radarului până la milioane de yuani prin intermediul soluției Transocular + Chip).

Introducerea proceselor de producție în masă de electronică de consum (cum ar fi plăci de plăci PCB, asamblare automatizată) pentru a înlocui depanarea manuală tradițională și a crește eficiența (de la 60% la peste 95%).

Optimizarea schemei optice

Reduceți volumul și costul modulului de emisie laser prin integrarea unor componente optice precum matricele de fibre optice, matricele de microlentile și altele, îmbunătățind în același timp uniformitatea fasciculului.

Rezumatul tendințelor tehnice

Solidificatie: O soluție în stare solidă, reprezentată de OPA și Flash, va înlocui treptat radarul mecanic și se așteaptă ca proporția de radar în stare solidă să depășească 50% până în 2025.

Cost redus și miniaturizare: Prin integrarea cipurilor și procesul de producție în masă, se așteaptă ca prețul unitar al radarului laser pentru mașini să scadă sub 500 de dolari în 2025, adaptându-se la modelele mainstream de 150.000 de dolari.

Fuziune multitehnologică: ToF și tehnologia FMCW pentru integrarea detectării la distanțe lungi și a măsurării vitezei; Radarul laser este adânc cuplat cu algoritmii AI pentru a îmbunătăți eficiența recunoașterii obstacolelor dinamice, cum ar fi mișcarea de mână a pietonilor sau alergarea animalelor.

Aceste descoperiri tehnologice-cheie conduc radarul laser de la “opțiuni de înaltă calitate” la “standarde”, devenind un motor de bază pentru comercializarea conducerii autonome.