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Lidare auf der CES

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Trotz der Tatsache, dass die CES eine Ausstellung für Unterhaltungselektronik ist, sind Lidars und andere Komponenten von Roboterautos zu einem wichtigen Bestandteil ihrer Präsentation geworden. Mindestens 43 Unternehmen präsentierten ihre Lidars auf der CES, und einige Quellen behaupten, dass derzeit rund 150 verschiedene Unternehmen in diesem Bereich tätig sind. Wenn Sie sich die Produkte dieser Unternehmen ansehen, können Sie feststellen, dass sich ihre Entwürfe überraschend selten wiederholen - fast jedes Gerät wird auf seine eigene Weise hergestellt, und jedes Unternehmen glaubt, dass sein Ansatz die Chance hat, ihnen den Sieg zu bringen.

Die Hauptnachricht dieser CES war die Teilnahme des Lidars für Robotermaschinen von Bosch, Produktivitätswachstum, kostengünstige Lidars von verschiedenen Unternehmen und mehrere neue Teilnehmer, die ihre Designoptionen vorstellten.

Lidar-Unternehmen möchten in einer oder mehreren der folgenden Kategorien gewinnen:

  1. Der Haupterfolg des Unternehmens ist die Verwendung seiner Lidars für ein vollwertiges Roboterauto
  2. Andere Unternehmen bemühen sich, Lidars für den "Autopiloten" zu erstellen, was dem Fahrer hilft, obwohl einige dieser Systeme (z. B. in Tesla) keine Lidars verwenden.
  3. Billigere Geräte mit einer kürzeren Reichweite, die Sichtbarkeit für die Navigation bei niedrigen Geschwindigkeiten und für die Beobachtung von Objekten in der Nähe des Fahrzeugs bieten, die aus dem Sichtfeld des Hauptlidars verschwunden sind.
  4. Einige Unternehmen setzen auf gute Geschäfte in anderen Bereichen. Beispiele für solche Bereiche sind langsame Robotik, Erkennung intelligenter Städte und Sicherheit.

Lidar Ziele


Insbesondere in den ersten beiden Kategorien gibt es viele wichtige Differenzierungsmethoden, und alle diese Methoden zielen darauf ab, die folgenden Ziele zu erreichen:

  1. Preis: Taxis können sich teure Sensoren leisten, für Privatwagen sind sie jedoch möglicherweise nicht verfügbar. Und jeder will sparen, wenn es eine solche Gelegenheit gibt.
  2. Reichweite: Für das Fahren auf einer Autobahn ist eine Reichweite von 200 Metern oder mehr erforderlich. Für Lidars mit einer Wellenlänge von 1550 nm ist dies kein Problem, und Lidars mit 905 nm müssen noch weiterentwickelt werden. Von besonderem Interesse sind dunkle und schwer zu erkennende Objekte wie Reifen auf Asphalt.
  3. Zuverlässigkeit: Jeder möchte, dass das Gerät weiterhin funktioniert und in einer rauen Automobilumgebung mit vielen Vibrationen kalibriert bleibt. Viele frühe Lidars hatten Probleme damit.
  4. : , , .
  5. : 360 . , . , .
  6. : , 10 , , , 20-30. .
  7. Sonderfunktionen: Messen der Geschwindigkeit von Zielen, Verhindern von Interferenzen, Erfassen der gesamten Szene in einem Blitz - all dies sind zusätzliche Funktionen, die Pluspunkte des Lidars sein können.
  8. Größe: Die kleineren Abmessungen und die einfache Integration in das Auto sind die Vorteile des Lidars, obwohl frühe Benutzer offensichtlichere und verständlichere Sensoren wie auf dem Dach montierte 360-Grad-Geräte bevorzugen.
  9. Decodierung: Dies beinhaltet die beste Hardware zum Decodieren des Rücksignals und dessen Verbindung mit einer speziellen Software, die bei der Interpretation der generierten Punktwolke hilft.

Technologische Unterschiede


Um alle oben genannten Ziele zu erreichen, werden verschiedene Lidars benötigt. Sie können in Wellenlänge, Art der Emitter und Detektoren, Optik und wie sie Strahlen lenken (wenn sie sie lenken) und wie sie Signale verarbeiten, variieren.

Die Laserwellenlänge ist von großer Bedeutung. Wenn Sie bei 1550 nm (fernes Infrarot) arbeiten, können Sie sicher viel mehr Energie verwenden, um die Reichweite zu erhöhen. Diese Technologie ist auch ziemlich teuer, da wir keine kostengünstigen Silizium-Mikroschaltungen verwenden können. Die folgende Beziehung funktioniert im kurzen Infrarotspektrum: Je kürzer die Welle, desto höher der Wirkungsgrad von Silizium-Mikroschaltungen, aber desto größer ist das Umgebungssonnenlicht. In diesen Bereichen ist es schwierig, komplexe dunkle Ziele aus großer Entfernung zu erkennen, aber viele Hersteller behaupten, dass sie damit umgehen können. Das Erkennen von Objekten wie Retroreflektoren (Reflektoren, die auf Verkehrsschildern und Fahrspurmarkierungen zu sehen sind) ist einfach, aber schwarze Autos, Kleidung und Reifen sind eine andere Geschichte.

Geräte unterscheiden sich auch in ihren Strahlsteuerungsmethoden. Einige Lidars, insbesondere alte und 360-Grad-Modelle, drehen einfach den gesamten Lidar im Kreis. Sie können viele Geräte mit einem kleinen Spiegel sehen, der vibrieren kann (oft in zwei Dimensionen), um die Strahlen zu lenken. Ein weiterer beliebter Ansatz ist die Verwendung von mikroelektromechanischen Systemen, die in den Chip eingebettet werden können (sie werden oft als fest bezeichnet, haben jedoch kleine bewegliche Komponenten).

Diese Festkörperschaltungsansätze umfassen eine Phased-Array-Steuerung (häufig in Radargeräten zu finden) und eine frequenzbasierte Steuerung (unter Verwendung eines Lasers, dessen Frequenz schnell geändert werden kann, und eines Prismas, das die Richtung der Lichtänderung basierend auf seiner Frequenz festlegt).

Der neue Spieler auf dem Markt, Bajara, verwendet diese Methode, um in eine Richtung zu steuern. Es wird auch gemunkelt, dass der von Cruise gekaufte Strobe diese Methode verwendet.

Flash-Lidars scannen nicht. Vielmehr ist eine sehr große Anzahl von Sensoren (und möglicherweise Emittern) installiert, um die gesamte Szene auf einmal zu erfassen. Es ist sehr teuer und es ist auch schwierig, einen hohen Betrachtungsbereich zu erreichen, da ein Blitz eine enorme Leistung erfordert. Dank billiger Arrays vertikaler Strahlungslaser hoffen neue Unternehmen wie Sense Photonics, mit diesem Ansatz zu gewinnen, obwohl sie derzeit keinen ausreichenden Sichtbereich für das Fahren auf der Autobahn bieten können.

Diese Festkörperansätze sind gefragt, da angenommen wird, dass sie unter rauen Automobilbedingungen am zuverlässigsten sind. Große bewegliche Teile sind schwieriger zu warten und zu kalibrieren. Wie Sie sich vorstellen können, besteht jeder Zulieferer nun darauf, dass seine Produkte zuverlässig sind und nicht häufig ausgetauscht oder gewartet werden müssen. Dies sind die Anforderungen der Autohersteller. Robotertaxis, die jede Nacht zur Flotte zurückkehren, können nur dann weniger zuverlässige Geräte akzeptieren, wenn sie einen anderen signifikanten Vorteil bieten.

Bosch


Der am meisten diskutierte Newcomer in der Show war Bosch. Während sie erklärten, dass sie ihren neuen Lidar auf der CES einführen würden, traten sie beiseite und enthüllten keine Details, außer dass ihr Lidar eine hohe Reichweite haben und sein Preis für den Markt für Fahrerassistenztechnologie angemessen sein wird. (Auf dem Markt für Fahrerassistenzen werden in der Regel Sensoren benötigt, die deutlich weniger als 1000 US-Dollar kosten, da niemand den Preis des verkauften Autos um Tausende von US-Dollar erhöhen möchte. Teurere Sensoren sind auch für den Taximarkt geeignet, da dieser Preis auf die Fahrgäste verteilt wird - einige Cent pro Meile).

Die Menschen achten auf Bosch, da dieses Unternehmen einer der weltweit führenden Anbieter von Automobilkomponenten der Spitzenklasse ist. Niemand hat einen besseren Einstieg in den Markt der Automobilhersteller, und jeder kennt dieses Unternehmen gut und vertraut ihm. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber kleinen und wenig bekannten Startups. Wenn Bosch ein anständiges Lidar schafft, wird es wahrscheinlich die Lidars kleiner Unternehmen übertreffen. Laut den Mitarbeitern von Bosch haben sie alle Anbieter von Lidars auf dem Markt untersucht, in der Hoffnung, den zu finden, den sie kaufen oder einen Partnerschaftsvertrag abschließen können. Sie fanden heraus, dass bei allen Ansätzen etwas fehlte, und beschlossen, selbst einen Lidar zu erstellen. Sie behaupten, dass ihr Design mit keinem der bereits vorgestellten identisch ist, selbst wenn man die Vielfalt berücksichtigt. Ihre Behauptung, dass sie keine einzige Firma gefunden haben,Dies könnte auf die sehr hohen Anforderungen zurückzuführen sein, die Unternehmen im Bereich der Roboterautos stellen.

Wir müssen warten, um mehr über das Gerät zu erfahren, das Bosch baut.

Fokus auf Fahrerassistenz


Ein weiteres Thema der Show war der sogenannte „Winter der Roboterautos“ - einige Unternehmen gaben an, dass sie wieder an Fahrerassistenztechnologien arbeiten würden. Während die früheste Begeisterung die Verwendung von Lidars in vollautomatischen Autos und Taxis betraf, glauben die meisten Unternehmen, dass mehr Verkäufe vom Markt für einfachere und billigere Lidars kommen werden, um einen Konkurrenten für den Tesla-Autopiloten zu schaffen (der keine Lidars verwendet, aber in diese fällt) einige Unfälle, die mit ihrer Hilfe hätten verhindert werden können).

In der Tat werden Autohersteller viele Fahrerassistenzsysteme verkaufen, bevor sie voll funktionsfähige autonome Endbenutzer verkaufen. Letzteres ist besonders schwierig, da Benutzer keine Autos mögen, die nur an bestimmten Orten funktionieren, und sie das Auto nicht jeden Tag zur Verbesserung in den Laden zurückbringen (nämlich wie Roboter funktionieren). Ein Produkt wie der Tesla-Autopilot ist zu einem Muss für High-End-Autos geworden (Tesla verkauft genau diese). Lidare können ein solches Produkt sicherer und schneller machen (wenn sie in die Preisklasse fallen). Nicht jeder OEM ist bereit, solche Systeme (oder fortschrittlichere Systeme, mit denen der Fahrer die Straße während der Fahrt auf der Autobahn ignorieren kann) ohne Lidars zu erstellen.

Tiefere Preise


Fast alle Unternehmen sagen voraus, dass ihre Lidars nach dem Start einer breiten Produktion weniger als 1.000 US-Dollar kosten werden. Der Durchschnittspreis für Lidars ab 1550 nm liegt zwischen 500 und 1.000 US-Dollar. Bei 905 nm - von 200 bis 300. Chinesische Lieferanten fördern die niedrigen Produktionskosten, da sie als erste diese Preise festlegen werden. Einer der beeindruckendsten Spieler war Livox - sie boten ihre Lidars zu Preisen zwischen 600 und 1.200 US-Dollar an.

Trotz der Tatsache, dass alle Unternehmen niedrige Preise versprechen müssen, scheinen viele von ihren Schätzungen überzeugt zu sein, was bedeutet, dass wir sicher sein können, dass kostengünstige Lidars von einem der Lieferanten für mehrere Jahre verfügbar sein werden - die meisten Vorhersagen über Robotermaschinen genau so. Dies ist wichtig für den Streit zwischen Kameras und Lidars, da eines der Hauptargumente für Kameras die hohen Kosten für Lidars waren. Spieler, die nur Kameras verwenden (wie Tesla), verlassen sich auf Computer Vision, um recht gut zu funktionieren. Spieler mit Lidars setzen auf die Billigkeit ihrer Sensoren. Höchstwahrscheinlich wird eine Wette auf Lidars gespielt. Diese ganze Diskussion ist alles andere als einfach, aber die Kosten sind eine wichtige Komponente. Leute wie Elon Musk glauben, dass Lidars nicht um jeden Preis benötigt werden und nennen sie Krücken. Zur selben Zeit,Computer Vision hat bisher nur ein Bein.

Geschwindigkeitsrückkehr


Einige Unternehmen bieten an, die Geschwindigkeit von sich bewegenden Zielen mithilfe von Lidars zu messen. Dies geschieht normalerweise mit dem Doppler-Effekt, der in Geräten berechnet werden kann, die kontinuierliche Wellen mit Frequenzmodulation verwenden - so funktionieren die meisten Radargeräte.

Im vergangenen Jahr wurde Blackmore, ein Unternehmen, das sich mit kontinuierlich frequenzmodulierten Radargeräten beschäftigt, von Aurora übernommen. Mehrere andere unabhängige Unternehmen (wie Aeva und andere) fördern den gleichen Ansatz.

Es ist sehr hilfreich zu wissen, wie schnell sich das Ziel bewegt. Wenn Sie ein herkömmliches Lidar verwenden, müssen Sie einige Frames untersuchen, um die Geschwindigkeit des Objekts zu bestimmen. Dies kann zu einer Verzögerung von 100 bis 200 ms pro Frame und dann zu der gleichen Verarbeitungsmenge führen. Dies kann in kritischen Situationen (wie einem unerwarteten Hindernis auf der Straße) einen Unterschied machen.

Luminar, ein führender Anbieter auf dem Gebiet des Lidars bei 1550 nm, hat einen anderen Ansatz entwickelt. Sie senden alle paar Millisekunden mehrere Laserpulse an interessierende Objekte. Wenn Sie dies genau tun, reicht dies aus, um die Geschwindigkeit des Objekts zu bestimmen. Mit dieser Technologie (oder mit frequenzmodulierten Dauerstrichradaren) können Sie ein stehendes Objekt in wenigen Millisekunden ohne Berechnung identifizieren, anstatt 400 ms mit Computer Vision oder herkömmlichen Lidars zu verbringen. Die jüngsten Tesla-Unfälle mit Kollisionen mit auf der linken Spur geparkten Autos zeigen, wie wichtig diese Erkennungstechnologie ist.

Wer gewann?


Jedes Unternehmen hat seine eigene Geschichte darüber, wie es zum Sieg kommen wird. Hier sind die Faktoren, die den Gewinner bestimmen:

  1. 1550 , .
  2. ( ) .
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  4. OEM- ( Bosch) .
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  6. ( ) , 360 , .
  7. . , .

In den kommenden Monaten wird es neue Themen geben, um über Lidars zu sprechen. Dazu gehören Themen wie die Erstellung einer Datenbank mit Informationen zu allen wichtigen Anbietern von Lidars und eine eingehendere Untersuchung der Konfrontation zwischen Lidars und reiner Computer Vision.

BildÜber den Autor: Brad Templeton ist Softwareentwickler, seit 2007 Evangelist für Roboterautos und hat in seinen frühen Jahren bei Google gearbeitet. Gründer von ClariNet , Ehrenvorsitzender der Electronic Frontier Foundation und Direktor des Foresight Institute , Gründer der Fakultät der Singularity University .


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Über ITELMA
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