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Lidars en CES

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A pesar de que CES es una exhibición de productos electrónicos de consumo, los lidares y otros componentes de los automóviles robóticos se han convertido en una parte importante de lo que muestra. Al menos 43 empresas presentaron sus mentiras en el CES, y algunas fuentes afirman que actualmente hay alrededor de 150 empresas diferentes trabajando en esta área. Si observa los productos de estas compañías, puede ver que sus diseños son sorprendentemente raramente repetidos: casi todos los dispositivos se fabrican a su manera, y cada compañía cree que su enfoque tiene la oportunidad de traerles la victoria.

La principal noticia de este CES fue la participación del lidar para máquinas robóticas de Bosch, el crecimiento de la productividad, los lidars económicos de varias compañías y varios participantes nuevos que presentaron sus opciones de diseño.

Las empresas Lidar buscan ganar en una o más de las siguientes categorías:

  1. El principal éxito de la compañía es el uso de sus lidares para un automóvil robótico completo.
  2. Otras compañías se esfuerzan por crear lidares para el "piloto automático", lo que ayuda al conductor, aunque algunos de estos sistemas (por ejemplo, en Tesla) no usan lidares.
  3. Dispositivos más baratos con un alcance más corto que pueden proporcionar visibilidad para la navegación a bajas velocidades y para observar objetos cercanos al automóvil que han desaparecido del campo de visión del lidar principal.
  4. Algunas compañías confían en los buenos negocios en otras áreas. Ejemplos de tales áreas son la robótica de baja velocidad, el reconocimiento de ciudades inteligentes y la seguridad.

Objetivos Lidar


En particular, en las dos primeras categorías hay muchos métodos importantes de diferenciación, y todos estos métodos están destinados a lograr los siguientes objetivos:

  1. Precio: los taxis pueden permitirse sensores caros, pero para los automóviles privados pueden no estar disponibles. Y todos quieren ahorrar, si existe esa oportunidad.
  2. Alcance: para conducir en una autopista, se requiere un alcance de 200 metros o más. Para los lidares con una longitud de onda de 1550 nm, esto no es un problema, y ​​los lidares con 905 nm aún deben desarrollarse más. De particular interés son los objetos oscuros y difíciles de detectar, como los neumáticos sobre asfalto.
  3. Fiabilidad: todo el mundo quiere que el dispositivo continúe funcionando y permanezca calibrado en un entorno automovilístico hostil con muchas vibraciones. Muchos primeros mentirosos tuvieron problemas con esto.
  4. : , , .
  5. : 360 . , . , .
  6. : , 10 , , , 20-30. .
  7. Funciones especiales: medir la velocidad de los objetivos, prevenir interferencias, capturar toda la escena en un solo flash; todas estas son características adicionales que pueden ser ventajas del LIDAR.
  8. Tamaño: las dimensiones más pequeñas y la facilidad de integración en el automóvil son las ventajas del lidar, aunque los primeros usuarios pueden preferir sensores más obvios y comprensibles, como dispositivos de 360 ​​grados montados en el techo.
  9. Decodificación: esto incluye el mejor hardware para decodificar la señal de retorno y su conexión con un software especial que ayuda a interpretar la nube de puntos generada.

Diferencias tecnológicas


Para lograr todos los objetivos anteriores, se necesitan varios lidares. Pueden variar en longitud de onda, tipo de emisores y detectores, óptica y cómo dirigen los rayos (si los dirigen) y cómo procesan las señales.

La longitud de onda del láser es de gran importancia. Operar a 1550 nm (infrarrojo lejano) le permite utilizar de manera segura mucha más energía para aumentar el rango operativo. Además, esta tecnología es bastante costosa, ya que no podemos utilizar microcircuitos de silicio económicos. La siguiente relación funciona en el espectro infrarrojo corto: cuanto más corta es la onda, mayor es la eficiencia de los microcircuitos de silicio, pero mayor es la luz solar ambiental. En estos rangos es difícil lograr el reconocimiento de objetivos oscuros complejos a una gran distancia, pero muchos fabricantes afirman que pueden hacer frente a esto. Reconocer objetos como retroreflectores (reflectores que se pueden ver en las señales de tráfico y en las marcas de los carriles) es fácil, pero los automóviles, la ropa y los neumáticos negros son una historia diferente.

Además, los dispositivos difieren en sus métodos de control de haz. Algunos lidares, especialmente los modelos antiguos y de 360 ​​grados, simplemente rotan todo el lidar en un círculo. Puede ver muchos dispositivos con un espejo pequeño que puede vibrar (a menudo en dos dimensiones) para dirigir los rayos. Otro enfoque popular es el uso de sistemas microelectromecánicos que pueden integrarse en el chip (a menudo se los llama fijos, pero tienen componentes móviles pequeños).

Estos enfoques de circuito de estado sólido incluyen control de matriz en fase (a menudo se encuentra en radares) y control basado en frecuencia (usando un láser cuya frecuencia se puede cambiar rápidamente y un prisma que establece la dirección del cambio de luz en función de su frecuencia).

El nuevo jugador en el mercado, Bajara, usa este método para controlar en una dirección. También se rumorea que el estroboscopio comprado por Cruise utiliza este método.

Los lidares Flash no escanean. Por el contrario, tienen una gran cantidad de sensores (y posiblemente emisores) instalados para capturar toda la escena a la vez. Es muy costoso y también es difícil obtener un rango de visualización alto, ya que un flash requiere una potencia tremenda. Gracias a las matrices baratas de láser de radiación vertical, las nuevas compañías como Sense Photonics esperan ganar con este enfoque, aunque en la actualidad no pueden proporcionar un rango de visión suficiente para conducir en la carretera.

Estos enfoques de estado sólido son muy demandados, ya que se cree que serán los más confiables en las duras condiciones automotrices. Las piezas móviles grandes son más difíciles de mantener y calibrar. Sin embargo, como puede adivinar, cada proveedor ahora insiste en que sus productos son confiables y no requerirán reemplazo o mantenimiento frecuentes, y estos son los requisitos de los fabricantes de automóviles. Los taxis robot que regresan a la flota todas las noches solo pueden aceptar dispositivos menos confiables si brindan algún otro beneficio significativo.

Bosch


El recién llegado al que más se habló fue a Bosch. Si bien declararon que lanzarían su nuevo lidar en CES, se hicieron a un lado y no revelaron ningún detalle, excepto que su lidar tendrá un rango alto y su precio será apropiado para el mercado de tecnología de asistencia al conductor. (Como regla, en el mercado de asistencia al conductor, se necesitan sensores que costarán significativamente menos de $ 1000, ya que nadie quiere agregar miles de dólares al precio del automóvil vendido. Los sensores más caros también son adecuados para el mercado de taxis, ya que este precio se distribuye entre los pasajeros: unos pocos centavos) por milla).

La gente presta atención a Bosch, ya que esta empresa es uno de los principales proveedores mundiales de componentes automotrices de primer nivel. Nadie tiene una mejor entrada en el mercado de fabricantes de automóviles, y todos conocen bien a esta empresa y confían en ella. Esta es una ventaja significativa sobre las startups pequeñas y poco conocidas. Si Bosch crea un lidar decente, es probable que supere a los lidars de las pequeñas empresas. Según los empleados de Bosch, estudiaron a todos los proveedores de lidars en el mercado, con la esperanza de encontrar el que puedan comprar o celebrar un acuerdo de asociación. Descubrieron que faltaba algo para todos los enfoques y decidieron crear un lidar por su cuenta. Afirman que su diseño no es idéntico a ninguno de los ya presentados, incluso teniendo en cuenta toda la diversidad. Su afirmación de que no encontraron una sola compañía,lo que podría adquirirse puede deberse a los requisitos muy altos que las empresas presentan en el campo de los automóviles robóticos.

Tendremos que esperar para obtener más información sobre el dispositivo que Bosch está construyendo.

Centrarse en la asistencia al conductor


Otro tema del programa fue el llamado "invierno de los automóviles robot": algunas compañías dijeron que estaban volviendo a trabajar en tecnologías de asistencia al conductor. Si bien el primer entusiasmo se refería al uso de lidares en automóviles y taxis totalmente robóticos, la mayoría de las compañías creen que vendrán más ventas del mercado para lidars más simples y más baratos, con el objetivo de crear un competidor para el piloto automático Tesla (que no usa lidars pero cae en algunos accidentes que podrían haberse evitado con su ayuda).

De hecho, los fabricantes de automóviles venderán muchos sistemas de asistencia al conductor antes de vender a los usuarios finales vehículos autónomos totalmente funcionales. Esto último es especialmente difícil, porque a los usuarios no les gustan los automóviles que funcionan solo en ciertos lugares, y no lo llevarán a la tienda todos los días para su refinamiento (es decir, cómo funcionará la roboticaxis). Un producto como el piloto automático Tesla se ha convertido en una característica imprescindible para los automóviles de alta gama (Tesla vende solo esos). Los Lidars pueden hacer que dicho producto sea más seguro y hacerlo más rápido (si caen en el rango de precios). No todos los fabricantes de equipos originales están listos para crear tales sistemas (o sistemas más avanzados que permitirán al conductor ignorar la carretera mientras conduce en la carretera) sin lidares.

Precios bajos


Casi todas las compañías predicen que después del inicio de una amplia producción, sus lidares costarán menos de $ 1,000. El precio promedio de los lidares de 1550 nm es de $ 500 a $ 1,000. A 905 nm, de 200 a 300. Los proveedores chinos están promoviendo el bajo costo de su producción, ya que serán los primeros en establecer estos precios. Uno de los jugadores más impresionantes fue Livox: ofrecieron sus lidares a precios que oscilaban entre $ 600 y $ 1,200.

A pesar del hecho de que todas las compañías necesitan prometer precios bajos, muchas parecen confiar en sus estimaciones, lo que significa que podemos estar seguros de que los mentirosos de bajo costo de uno de los proveedores estarán disponibles durante varios años, la mayoría de las predicciones sobre máquinas robóticas así. Esto es importante para la disputa entre cámaras y lidares, porque uno de los principales argumentos a favor de las cámaras fue el alto costo de los lidares. Los jugadores que usan solo cámaras (como Tesla) dependen de la visión por computadora para funcionar bastante bien. Los jugadores con lidars están apostando por lo barato de sus sensores. Lo más probable es que juegue una apuesta en los lidars. Toda esta discusión está lejos de ser simple, pero el costo es un componente importante. Las personas como Elon Musk creen que los lidares no son necesarios a ningún precio y los llaman muletas. Al mismo tiempo,La visión por computadora solo tiene una pierna hasta ahora.

Velocidad de retorno


Algunas compañías ofrecen proporcionar mediciones de la velocidad de los objetivos en movimiento utilizando lidars. Esto generalmente se hace usando el efecto Doppler, que se puede calcular en dispositivos que usan ondas continuas con modulación de frecuencia: así es como funcionan la mayoría de los radares automotrices.

El año pasado, Blackmore, una empresa dedicada a radares modulados en frecuencia continua, fue adquirida por Aurora. Varias otras compañías independientes (como Aeva y otras) están promoviendo el mismo enfoque.

Saber qué tan rápido se mueve el objetivo es muy útil. Si usa un lidar tradicional, para determinar la velocidad del objeto necesita estudiar algunos fotogramas. Esto puede conducir a un retraso de 100 a 200 ms por cuadro, y luego a la misma cantidad de procesamiento. Esto puede marcar la diferencia en situaciones críticas (como un obstáculo inesperado en el camino).

Luminar, un jugador líder en el campo de lidar a 1550 nm, ha desarrollado un enfoque diferente. Envían varios pulsos láser a objetos de interés cada pocos milisegundos. Si hace esto con precisión, esto es suficiente para determinar la velocidad del objeto. Usando esta tecnología (o usando radares de onda continua modulados en frecuencia) puede identificar un objeto parado en unos pocos milisegundos sin ningún cálculo, en lugar de gastar 400 ms usando visión por computadora o lidares convencionales. Los recientes choques de Tesla que involucran colisiones con automóviles estacionados en el carril izquierdo muestran la importancia de esta tecnología de reconocimiento.

¿Quien ganó?


Cada compañía tiene su propia historia sobre cómo llegará a la victoria. Estos son los factores que determinan el ganador:

  1. 1550 , .
  2. ( ) .
  3. , , .
  4. OEM- ( Bosch) .
  5. , . , , , .
  6. ( ) , 360 , .
  7. . , .

En los próximos meses habrá nuevos temas para hablar sobre lidares. Incluyendo temas como la creación de una base de datos que contenga información sobre todos los principales proveedores de lidares, y un estudio más profundo de la confrontación entre los lidares y la visión pura por computadora.

imagenSobre el autor: Brad Templeton es ingeniero de software, evangelista de automóviles robóticos desde 2007, y trabajó en Google en sus primeros años. Fundador de ClariNet , presidente honorario de la Electronic Frontier Foundation y director del Foresight Institute , fundador de la facultad de Singularity University .


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