¿Qué es lidar y cómo funciona lidar?

　　1. ¿Qué es Lídar?

Varias empresas de automóviles están enfatizando el lidar, por lo que primero debemos entender qué es el lidar.

LIDAR – Lidar, es un sensor,Conocido como el “ojo de un robot”, es un importante sensor que integra láser, posicionamiento GPS y dispositivos de medición inercial. El método que devuelve el tiempo necesario para medir la distancia es similar en principio al radar, excepto que se utilizan láseres en lugar de ondas de radio.Se puede decir que lidar es una de las configuraciones de hardware importantes para ayudar a los automóviles a lograr funciones de conducción asistida inteligente de alto nivel.

2. ¿Cómo funciona lidar?

A continuación, hablemos de cómo funciona lidar.

En primer lugar, debemos dejar claro que lidar no funciona de forma independiente y generalmente consta de tres módulos principales: transmisor láser, receptor y posicionamiento y navegación inercial.Cuando el lidar esté funcionando, emitirá luz láser. Después de encontrar un objeto, la luz láser se refracta y es recibida por el sensor CMOS, midiendo así la distancia entre el cuerpo y el obstáculo.Desde un punto de vista principal, siempre que necesite conocer la velocidad de la luz y el tiempo desde la emisión hasta la percepción CMOS, puede medir la distancia del obstáculo. Combinado con GPS en tiempo real, información de navegación inercial y cálculo del ángulo del radar láser, el sistema puede obtener la distancia del objeto que se encuentra delante. Coordinar información de rumbo y distancia.

A continuación, si un lidar puede emitir múltiples láseres en un ángulo determinado en el mismo espacio, puede obtener múltiples señales reflejadas en función de los obstáculos.Combinada con el rango de tiempo, el ángulo de escaneo láser, la posición GPS y la información INS, después del procesamiento de datos, esta información se combinará con las coordenadas x, y, z para convertirse en una señal tridimensional con información de distancia, información de posición espacial, etc. Gracias a los algoritmos, el sistema puede obtener varios parámetros relacionados, como líneas, superficies y volúmenes, estableciendo así un mapa de nube de puntos tridimensional y dibujando un mapa ambiental, que puede convertirse en los "ojos" del automóvil.

3. Cadena industrial Lidar

1) Transmisorchip: El dominio del chip EEL de 905 nm Osram es difícil de cambiar, pero después de que VCSEL llene la placa corta de energía a través del proceso de uniones múltiples, debido a su bajo costo y características de deriva de baja temperatura, gradualmente logrará el reemplazo de EEL, el chip doméstico Changguang. Huaxin, Zonghui Xinguang marcaron el comienzo de oportunidades de desarrollo.

2) Receptor: dado que la ruta de 905 nm necesita aumentar la distancia de detección, se espera que SiPM y SPAD se conviertan en una tendencia importante. 1550 nm seguirá utilizando APD y el umbral para productos relacionados es relativamente alto. Actualmente, está monopolizado principalmente por Sony, Hamamatsu y ON Semiconductor. Se espera que Citrix con núcleo de 1550 nm y Nanjing Core Vision de 905 nm y Lingming Photonics tomen la delantera en el avance.

3) Fin de la calibración: el semiconductor.El láser tiene una pequeña cavidad de resonador y una mala calidad del punto. Para cumplir con el estándar lidar, los ejes rápido y lento deben estar alineados para la calibración óptica y la solución de fuente de luz lineal debe homogeneizarse. El valor de un solo lidar es de cientos de yuanes.

4) TEC: dado que Osram ha resuelto la deriva de temperatura de EEL, VCSEL naturalmente tiene características de deriva de temperatura baja, por lo que lidar ya no necesita TEC.

5) Final del escaneo: la principal barrera del espejo giratorio es el control de tiempo, y el proceso MEMS es relativamente difícil. Xijing Technology es la primera en lograr la producción en masa.

4. El mar de estrellas en sustitución de productos nacionales.

La localización de LIDAR no es solo para lograr la sustitución interna y la independencia tecnológica para evitar que los países occidentales se queden estancados, sino que también es un factor importante para reducir costos.

El precio asequible es un tema ineludible, sin embargo, el precio del lidar no es bajo, el costo de instalar un solo dispositivo lidar en un automóvil es de unos 10.000 dólares estadounidenses.

El alto costo del lidar siempre ha sido su sombra persistente, especialmente para las soluciones lidar más avanzadas, la mayor limitación es principalmente el costo; La industria considera que LIDAR es una tecnología costosa, y Tesla declaró sin rodeos que criticar a LIDAR es costoso.

Los fabricantes de Lidar siempre buscan reducir costos y, a medida que la tecnología evoluciona, sus ideales se están convirtiendo gradualmente en realidad.El lidar con zoom inteligente de segunda generación no solo tiene un rendimiento superior, sino que también reduce el costo en dos tercios en comparación con la primera generación y es más pequeño en tamaño.Según las previsiones de la industria, para 2025, el precio medio de los sistemas lidar avanzados extranjeros puede alcanzar unos 700 dólares cada uno.

La tendencia de desarrollo actual de la industria lidar es que el nivel técnico se vuelve cada vez más maduro día a día y la localización se acerca gradualmente.La localización de LiDAR ha pasado por varias etapas. Primero, estaba dominado por empresas extranjeras. Posteriormente, surgieron empresas nacionales que aumentaron su peso. Ahora, el dominio se está acercando gradualmente a las empresas nacionales.

En los últimos años ha surgido la ola de conducción autónoma y los fabricantes locales de lidar han ido entrando poco a poco en el mercado. Los productos lidar nacionales de grado industrial se han vuelto populares gradualmente. En los vehículos eléctricos inteligentes nacionales, las empresas lidar locales han aparecido una tras otra.

Según la información, debería haber 20 o 30 empresas nacionales de radares, como Sagitar Juchuang, Hesai Technology, Beike Tianhui, Leishen Intelligence, etc., así como gigantes del hardware electrónico como DJI y Huawei, así como gigantes tradicionales de autopartes. .

En la actualidad, las ventajas de precio de los productos lidar lanzados por fabricantes chinos como Hesai, DJI y Sagitar Juchuang son obvias, rompiendo la posición de liderazgo de países desarrollados como Estados Unidos en este campo.También hay empresas como Focuslight Technology, Han's Laser, Guangku Technology, Luowei Technology, Hesai Technology, Zhongji Innolight, Kongwei Laser y Juxing Technology. La experiencia en procesos y fabricación impulsa la innovación en lidar.

En la actualidad, se puede dividir en dos escuelas, una está desarrollando lidar mecánico y la otra está bloqueando directamente productos lidar de estado sólido.En el campo de la conducción autónoma de alta velocidad, Hesai tiene una cuota de mercado relativamente alta; En el campo de la conducción autónoma a baja velocidad, Sagitar Juchuang es el principal fabricante.

Desde la perspectiva de las fases iniciales y finales de toda la cadena industrial, mi país ha cultivado una serie de empresas poderosas y ha formado una cadena industrial básicamente completa.Después de años de inversiones persistentes y acumulación de experiencia, las empresas nacionales de radares han realizado grandes esfuerzos en sus respectivos segmentos de mercado, presentando un patrón de mercado de flores en flor.

La producción en masa es un indicador importante de madurez. Con la entrada en producción en masa, el precio también está cayendo bruscamente. DJI anunció en agosto de 2020 que había logrado la producción y el suministro en masa de lidar de conducción autónoma para automóviles, y el precio había bajado al nivel de mil yuanes. ; Y Huawei, en 2016, realizará una investigación previa sobre la tecnología lidar, realizará una verificación de prototipos en 2017 y logrará la producción en masa en 2020.

En comparación con los radares importados, las empresas nacionales tienen ventajas en términos de puntualidad en el suministro, personalización de funciones, cooperación de servicios y racionalidad de canales.

El costo de adquisición del lidar importado es relativamente alto. Por lo tanto, el bajo costo del lidar nacional es la clave para ocupar el mercado y una fuerza impulsora importante para el reemplazo nacional. Por supuesto, muchos problemas prácticos, como la reducción de costos de espacio y la madurez de la producción en masa, todavía persisten en China. Las empresas todavía tienen que afrontar muchos desafíos.

Desde su nacimiento, la industria lidar ha mostrado características sobresalientes de alto nivel técnico.Como tecnología emergente con gran popularidad en los últimos años, la tecnología lidar en realidad tiene grandes barreras técnicas.La tecnología no es sólo un desafío para las empresas que quieren ingresar al mercado, sino también para las empresas que llevan muchos años en él.

En la actualidad, para la sustitución nacional, debido a que los chips lidar, especialmente los componentes necesarios para el procesamiento de señales, dependen principalmente de las importaciones, esto ha elevado el costo de producción de los lidars nacionales hasta cierto punto. El proyecto cuello atascado está haciendo todo lo posible para abordar el problema.

Además de sus propios factores técnicos, las empresas nacionales de radares también necesitan cultivar capacidades integrales, incluidos sistemas de investigación y desarrollo de tecnología, cadenas de suministro estables y capacidades de producción en masa, especialmente capacidades de control de calidad posventa.

Gracias a la oportunidad del “Hecho en China 2025”, los fabricantes nacionales se han puesto al día en los últimos años y han logrado muchos avances.En la actualidad, la localización se encuentra en un período en el que las oportunidades y los desafíos son particularmente claros, y es la etapa fundamental de la sustitución de importaciones de lidar.

Cuarto, la aplicación de aterrizaje es la última palabra.

No es exagerado decir que la aplicación de lidar ha marcado el comienzo de un período de auge y su principal negocio proviene principalmente de cuatro mercados principales, a saber, la automatización industrial., infraestructuras inteligentes, robots y automóviles.

Existe un fuerte impulso en el campo de la conducción autónoma y el mercado lidar automotriz se beneficiará de la penetración de la conducción autónoma de alto nivel y mantendrá un rápido crecimiento.Muchas empresas automovilísticas han adoptado soluciones lidar, dando el primer paso hacia la conducción autónoma L3 y L4.

2022 se está convirtiendo en la ventana de transición de L2 a L3/L4. Como sensor clave central de la tecnología de conducción autónoma, lidar ha desempeñado un papel cada vez más importante en campos relacionados en los últimos años. Se espera que a partir de 2023, la pista LIDAR para vehículos entre en un período de crecimiento rápido y continuo.

Según un informe de investigación de valores, en 2022, las instalaciones de lidar para automóviles de pasajeros de China superarán las 80.000 unidades. Se espera que el espacio de mercado lidar en el campo de los automóviles de pasajeros de mi país alcance los 26.100 millones de yuanes en 2025 y los 98.000 millones de yuanes en 2030.El lidar para vehículos ha entrado en un período de demanda explosiva y las perspectivas del mercado son muy amplias.

La tecnología no tripulada es una tendencia en los últimos años y es inseparable de los ojos de la sabiduría: el sistema de navegación.La navegación láser es relativamente madura en tecnología y aterrizaje de productos, tiene un alcance preciso y puede funcionar de manera estable en la mayoría de los entornos, especialmente en la noche oscura. También puede mantener una detección precisa. Actualmente es el método de navegación y posicionamiento más estable y convencional.En resumen, en términos de aplicación, el principio de la navegación láser es simple y la tecnología está madura.

Sin tripulación, ha penetrado en los campos de la construcción, la minería, la eliminación de riesgos, los servicios, la agricultura, la exploración espacial y las aplicaciones militares. Lidar se ha convertido en un método de navegación común en este entorno.

A partir de 2019, se han aplicado cada vez más radares domésticos en proyectos reales de clientes, en lugar de simplemente realizar pruebas de prototipos en el taller.2019 es un hito crucial para las empresas lidar nacionales. Las aplicaciones de mercado han entrado gradualmente en casos de proyectos reales, ampliando escenarios y alcances de aplicaciones más amplios, buscando mercados diversificados y convirtiéndose en una opción común para las empresas. .

La aplicación de lidar se está generalizando gradualmente, incluida la industria sin conductor, el robot de servicioindustria, la industria de Internet de los vehículos, el transporte inteligente y la ciudad inteligente. La combinación de lidar y drones también puede dibujar mapas de océanos, casquetes polares y bosques.

La automatización no tripulada es la característica más importante de la logística inteligente. En el transporte y la distribución de logística inteligente se utilizarán una gran cantidad de tecnologías no tripuladas: robots logísticos móviles y vehículos expresos no tripulados, cuyo principal componente es el lidar.

En el campo de la logística inteligente, el ámbito de aplicación de lidar también aumenta día a día. Ya sea desde la manipulación hasta el almacenamiento o la logística, lidar puede cubrirse completamente y extenderse a puertos inteligentes, transporte inteligente, seguridad inteligente, servicios inteligentes y gobernanza urbana inteligente.

En escenarios logísticos como los puertos, lidar puede garantizar la precisión de la captura de carga y reducir la dificultad de las operaciones del personal.En términos de transporte, lidar puede ayudar en la detección de peajes de alta velocidad y garantizar que los vehículos que pasan cumplan con los requisitos.En términos de seguridad, LIDAR puede convertirse en el ojo de varios equipos de monitoreo de seguridad.

En el campo de la fabricación industrial, el valor del lidar se destaca constantemente. En la línea de producción, puede liberar la función de monitoreo de materiales y garantizar la operación automática.

Lidar (Light Detección y Rango) es una tecnología óptica de detección remota que emerge cada vez más como una alternativa rentable a las técnicas topográficas tradicionales como la fotogrametría.En los últimos años, lidar y drones han aparecido con frecuencia en diversos campos de aplicación en forma de puño combinado, produciendo a menudo el efecto de 1+1>2.

La ruta técnica de lidar mejora constantemente. No existe una arquitectura lidar general que pueda satisfacer las necesidades de todas las diferentes aplicaciones. Muchas aplicaciones diferentes tienen diferentes factores de forma, campos de visión, resolución de alcance, consumo de energía y costo. Requerir.

Lidar tiene sus ventajas, pero cómo maximizarlas requiere soporte técnico. El lidar con zoom inteligente puede construir imágenes estéreo tridimensionales, resolviendo perfectamente escenarios extremos como la retroiluminación de las líneas de visión y la dificultad para identificar objetos irregulares.Con el desarrollo de la tecnología, lidar desempeñará su papel en muchos campos de aplicación inesperados, brindándonos más sorpresas.

En la era actual en la que el costo es el rey, los radares de alto precio nunca han sido la elección del mercado principal. Especialmente en la aplicación de la conducción autónoma L3, el alto coste de los radares extranjeros sigue siendo el mayor obstáculo para su implementación. Es imperativo lograr la sustitución de las importaciones de radares nacionales.

Lidar siempre ha sido un representante del desarrollo y aplicación de tecnologías emergentes. Si la tecnología está madura o no está relacionado con su aplicación y promoción de la producción en masa.La tecnología madura no solo está disponible, sino que también está en línea con los costos económicos, se adapta a diferentes escenarios y es lo suficientemente segura.

Después de varios años de acumulación de tecnología, se han lanzado continuamente nuevos productos lidar y, con el avance de la tecnología, sus aplicaciones se han vuelto cada vez más amplias.Los escenarios de aplicación también están aumentando y algunos productos se han exportado a los principales mercados de Europa y Estados Unidos.

Por supuesto, las empresas lidar también enfrentan los siguientes riesgos: incertidumbre en la demanda, largo tiempo para que los adoptantes aumenten la producción en masa y más tiempo para que lidar genere ingresos reales como proveedor.

Las empresas nacionales que se han acumulado en el campo de lidar durante muchos años trabajarán profundamente en sus respectivos segmentos de mercado, pero si quieren ocupar más cuotas de mercado, deben combinar su propia acumulación de tecnología, profundizar en las tecnologías centrales y desarrollar y mejorar. productos. La calidad y la estabilidad trabajan duro.