Недорогой твердотельный лидар нацелен на интеграцию с ADAS

МикроВижнкомпания по производству полупроводниковых датчиков, расположенная в Редмонде, штат Вашингтон, заявляет, что разработала полупроводниковый автомобильный лидар Датчик предназначен для достижения цен на продукцию ниже 200 долларов США. Сейчас это менее половины обычных цен, и это даже не полный объем амбиций компании. Компания заявляет, что ее долгосрочная цель — 100 долларов за единицу. Заявление MicroVision, которое, если оно будет реализовано, поместит лидар в пределах досягаемости передовые системы помощи водителю (ADAS), а не ограничиваться высококлассными автономный автомобиль программы. Ограниченное проникновение лидаров на рынок сводится к одной проблеме: стоимости.

Сопоставимые механические лидары от разных поставщиков сейчас продаются по цене от 10 000 до 20 000 долларов. Такое падение цены примерно в десять раз, примерно с 80 000 долларов, помогает объяснить, почему поставщики теперь надеются, что на горизонте не за горами еще одно резкое снижение цен.

Что касается твердотельных устройств, «возможно еще больше снизить стоимость при производстве в больших объемах». говорит Хайдер Радхапрофессор электротехники и компьютерная инженерия в Мичиганский государственный университет и директор школы Подключенные и автономные сетевые транспортные средства для активной безопасности программа. Поскольку спрос выходит за пределы полного автономные транспортные средства в приложениях помощи водителю «возможно снижение затрат на один или даже два порядка».

«Мы сосредоточены на поставке лидара автомобильного уровня, который действительно может быть развернут в большом масштабе», — говорит генеральный директор MicroVision. Глен ДеВос. «Это означает, что с самого начала проектирование должно учитывать стоимость, технологичность и интеграцию, а не рассматривать цену как второстепенную мысль».

Лидарная система MicroVision

Тесла Генеральный директор Илон Маск как известно, отверг лидар в 2019 году как «дурацкая затея», утверждая, что камеры и одного лишь радара было достаточно для автоматического вождения. Надежный путь к ценам ниже 200 долларов фундаментально изменит подход к проектированию беспилотных автомобилей за счет снижения стоимости добавления точного трехмерного зондирования к обычным автомобилям. Этот сдвиг отражает более широкую отраслевую тенденцию к твердотельный лидар конструкции, оптимизированные для недорогого и крупносерийного производства, а не для максимального диапазона или разрешения.

Однако прежде чем можно будет оценить эту экономику, важно понять, что MicroVision предлагает построить.

компании Мовиа С представляет собой твердотельный лидар. Датчик, установленный по углам автомобиля, излучает лазерные импульсы длиной волны 905 нанометров и измеряет, сколько времени требуется свету, отраженному от поверхностей близлежащих объектов, чтобы вернуться обратно. Расположение излучателей и приемников луча обеспечивает фиксированное поле зрения, рассчитанное на горизонтальный охват на 180 градусов, а не на полное сканирование на 360 градусов, типичное для традиционных механических устройств. Компания заявляет, что устройство может обнаруживать объекты на расстоянии примерно 200 метров при благоприятных погодных условиях (по сравнению с радиусом сканирования примерно 300 метров, сканируемым механическими системами) и поддерживает частоту кадров, подходящую для восприятия в реальном времени в системах помощи водителю. В более ранних механических лидарах для управления лучами использовались вращающиеся компоненты, но Movia S представляет собой систему с фазированной решеткой. Он контролирует амплитуду и фазу сигналов через массив антенных элементов для управления лучом. Устройство разработано с учетом автомобильных требований по устойчивости к вибрации, температурному диапазону и защите от воздействия окружающей среды.

Целевые цены MicroVision могут показаться агрессивными, но они не лишены прецедентов. За последнее десятилетие индустрия лидаров уже пережила одну крупную перезагрузку затрат.

«Автопроизводители не покупают отдельный датчик… Они разрабатывают систему восприятия, и стоимость имеет значение только в том случае, если система в целом жизнеспособна». –Глен ДеВос, MicroVision

Примерно в 2016 и 2017 годах механические лидарные системы, использовавшиеся в первых исследованиях автономного вождения, часто продавались по цене около 100 000 долларов. Эти устройства полагались на вращающиеся узлы, которые перемещали лазерные лучи на полные 360 градусов, что делало их дорогими в изготовлении и трудными для повышения прочности для потребительских автомобилей.

«Тогда 64-лучевая Велодин лидар стоит около 80 000 долларов», — говорит Радха.

Сопоставимые механические лидары от разных поставщиков сейчас продаются по цене от 10 000 до 20 000 долларов. Это примерно десятикратное падение помогает объяснить, почему поставщики теперь считают возможным еще одно резкое снижение цен.

«Для твердотельных устройств можно еще больше снизить стоимость при производстве в больших объемах», — говорит Радха. Поскольку спрос выходит за пределы полного автономные транспортные средства в приложениях помощи водителю «возможно снижение затрат на один или даже два порядка».

Проблемы проектирования твердотельного лидара

Однако более низкая стоимость не дается бесплатно. Те же самые варианты проектирования, которые позволяют масштабировать твердотельный лидар, также накладывают новые ограничения.

«В отличие от механических лидаров, которые обеспечивают полный охват на 360 градусов, твердотельные лидары, как правило, имеют гораздо меньшее поле зрения», — говорит Радха. Многие охватывают 180 градусов или меньше.

Это ограничение перекладывает нагрузку с датчика на систему. Автопроизводителям потребуется разместить три или четыре твердотельных лидара вокруг автомобиля, чтобы обеспечить полный охват. Даже в этом случае, отмечает Радха, общая стоимость все равно может быть ниже стоимости отдельного механического устройства.

Что меняется, так это интеграция. Несколько датчиков должны быть выровнены, откалиброваны и синхронизированы, чтобы их данные могли быть точно объединены. Проектирование осуществимо, но оно добавляет сложности, которые не могут быть учтены самими целевыми ценами.

ДеВос говорит, что выбор дизайна MicroVision отражает эту реальность. «Автопроизводители не покупают ни один датчик отдельно», — говорит он. «Они разрабатывают систему восприятия, и стоимость имеет значение только в том случае, если система в целом жизнеспособна».

Эти компромиссы на уровне системы помогают объяснить, где, скорее всего, в первую очередь появится недорогой лидар.

Большинство передовые системы помощи водителю сегодня полагаются на камеры и радары, которые значительно дешевле лидаров. Камеры предоставляют плотную визуальную информацию, а радар обеспечивает надежные данные о дальности и скорости, особенно в плохую погоду. По оценкам Радхи, лидар остается примерно на порядок дороже автомобильного радара.

Но при ценах в диапазоне от 100 до 200 долларов этот разрыв достаточно сужается, чтобы изменить дизайнерские решения.

«В этот момент лидар становится привлекательным из-за его превосходных возможностей точного 3D-обнаружения и отслеживания», — говорит Радха.

Вместо того, чтобы заменять существующие датчики, более дешевый лидар, вероятно, дополнит их, добавив избыточность и повысив производительность в сложных средах, которые являются трудными для электронных систем восприятия. Это постепенное улучшение более тесно связано с тем, как сегодня используются функции ADAS, чем с переходом к полной автономии транспортных средств.

MicroVision не единственная компания, занимающаяся разработкой твердотельных лидаров, и несколько поставщиков, включая китайские фирмы Hesai и RoboSense, а также других крупных поставщиков, таких как светить и Велодин объявили долгосрочные цели по затратам ниже 500 долларов США. Что отличает нынешние заявления, так это явный акцент на ценах менее 200 долларов, привязанных к объему производства, а не на будущих прототипах или ограниченных пилотных запусках.

Некоторые конкуренты продолжают отдавать предпочтение дальнобойности автономных транспортных средств, что приводит к росту стоимости. Другие избегали агрессивных ценовых заявлений до тех пор, пока не добились твердых производственных обязательств от автопроизводителей.

Эта осторожность отражает структурную проблему: достижение цен на потребительском уровне требует большого и предсказуемого спроса. Без этого лишь немногие поставщики смогут оправдать инвестиции в производство, необходимые для достижения истинной экономии за счет масштаба.

Оценка показателей производительности лидара

Даже если недорогой лидар станет возможным в производстве, остается еще один вопрос: как следует оценивать его производительность?

С точки зрения системной инженерии, говорит Радха, контрольные показатели затрат часто затмевают показатели безопасности.

«Основная цель ADAS и автономные системы повышает безопасность», — говорит он. Однако не существует общепринятого показателя, который бы напрямую выражал повышение безопасности от данной конфигурации датчиков.

Вместо этого исследователи полагаются на критерии восприятия, такие как средняя средняя точностьили mAP, который измеряет, насколько точно система обнаруживает и отслеживает объекты в своей среде. По словам Радхи, включение таких показателей в целевые показатели затрат позволит прояснить, какие показатели сохраняются, а какие жертвуются при падении цен.

IEEE-спектр широко освещал лидар, часто уделяя особое внимание техническим достижениям в области сканирования, дальности и разрешения. Что отличает текущий момент, так это новый акцент на экономике, а не на сырьевых возможностях.

Если твердотельный лидар сможет надежно достичь цены менее 200 долларов, это не лишит законной силы скептицизм Илона Маска, но ослабит один из его самых прочных фундаментов. Когда стоимость перестанет быть доминирующим возражением, автопроизводителям придется решить, является ли отказ от лидара техническим решением или стратегическим.

Это решение, в большей степени, чем какое-либо отдельное ценовое заявление, может определить, станет ли лидар, наконец, обычным компонентом безопасность автомобиля системы.

Статьи из вашего сайта

Статьи по теме в Интернете