Cos'è il lidar e come funziona il lidar?

　　1. Cos'è Lidar?

Diverse case automobilistiche stanno enfatizzando il lidar, quindi dobbiamo prima capire cos'è il lidar?

LIDAR – Lidar, è un sensore,noto come “occhio di un robot”, è un importante sensore che integra dispositivi laser, di posizionamento GPS e di misurazione inerziale. Il metodo che restituisce il tempo richiesto per misurare la distanza è simile in linea di principio al radar, tranne per il fatto che vengono utilizzati i laser al posto delle onde radio.Si può dire che lidar è una delle configurazioni hardware importanti per aiutare le auto a raggiungere funzioni di guida assistita intelligente di alto livello.

2. Come funziona il lidar?

Successivamente, parliamo di come funziona il lidar.

Innanzitutto bisogna chiarire che il lidar non funziona in modo indipendente, e generalmente è costituito da tre moduli principali: trasmettitore laser, ricevitore e posizionamento e navigazione inerziale.Quando il lidar funziona, emetterà luce laser. Dopo aver incontrato un oggetto, la luce laser verrà rifratta e ricevuta dal sensore CMOS, misurando così la distanza dal corpo all'ostacolo.In linea di principio, basta conoscere la velocità della luce e il tempo che intercorre tra l'emissione e la percezione CMOS, si può misurare la distanza dell'ostacolo. In combinazione con il GPS in tempo reale, le informazioni sulla navigazione inerziale e il calcolo dell'angolo del radar laser, il sistema può ottenere la distanza dell'oggetto davanti a sé. Informazioni sulla direzione e sulla distanza delle coordinate.

Successivamente, se un lidar può emettere più laser ad un determinato angolo nello stesso spazio, può ottenere più segnali riflessi in base agli ostacoli.Combinate con l'intervallo di tempo, l'angolo di scansione laser, la posizione GPS e le informazioni INS, dopo l'elaborazione dei dati, queste informazioni verranno combinate con le coordinate x, y, z per diventare un segnale tridimensionale con informazioni sulla distanza, informazioni sulla posizione spaziale, ecc. Grazie agli algoritmi, il sistema può ottenere diversi parametri correlati come linee, superfici e volumi, stabilendo così una mappa tridimensionale della nuvola di punti e disegnando una mappa ambientale, che può diventare gli “occhi” dell'auto.

3. Catena industriale Lidar

1) Trasmettitorechip: Il dominio di Osram del chip EEL da 905 nm è difficile da cambiare, ma dopo che VCSEL avrà riempito la scheda corta di potenza attraverso il processo multi-giunzione, a causa del suo basso costo e delle caratteristiche di deriva a bassa temperatura, realizzerà gradualmente la sostituzione di EEL, il chip domestico Changguang Huaxin, Zonghui Xinguang ha inaugurato opportunità di sviluppo.

2) Ricevitore: poiché il percorso a 905 nm deve aumentare la distanza di rilevamento, si prevede che SiPM e SPAD diventeranno una tendenza importante. 1550nm continuerà a utilizzare APD e la soglia per i prodotti correlati è relativamente alta. Attualmente è monopolizzato principalmente da Sony, Hamamatsu e ON Semiconductor. Si prevede che il core Citrix da 1550 nm e il Nanjing Core Vision da 905 nm e Lingming Photonics assumeranno l'iniziativa di sfondare.

3) Fine della calibrazione: il semiconduttoreil laser ha una piccola cavità del risonatore e una scarsa qualità dello spot. Per soddisfare lo standard lidar, gli assi veloce e lento devono essere allineati per la calibrazione ottica e la soluzione della sorgente luminosa lineare deve essere omogeneizzata. Il valore di un singolo lidar è di centinaia di yuan.

4) TEC: poiché Osram ha risolto la deriva termica dell'EEL, VCSEL ha naturalmente caratteristiche di deriva termica bassa, quindi il lidar non necessita più di TEC.

5) Fine della scansione: la barriera principale dello specchio rotante è il controllo della temporizzazione e il processo MEMS è relativamente difficile. Xijing Technology è la prima a realizzare la produzione di massa.

4. Il mare delle stelle sotto la sostituzione dei prodotti nazionali

La localizzazione del lidar non serve solo a raggiungere la sostituzione nazionale e l’indipendenza tecnologica per evitare che i paesi occidentali rimangano bloccati, ma è anche un fattore importante quello di ridurre i costi.

Il prezzo accessibile è un argomento inevitabile, tuttavia il prezzo del lidar non è basso, il costo per l'installazione di un singolo dispositivo lidar in un'auto è di circa 10.000 dollari USA.

L’elevato costo del lidar è sempre stato la sua ombra persistente, soprattutto per le soluzioni lidar più avanzate, il vincolo maggiore è principalmente il costo; Il lidar è considerato una tecnologia costosa dall'industria e Tesla ha affermato senza mezzi termini che criticare il lidar è costoso.

I produttori di Lidar cercano sempre di ridurre i costi e, con l’evoluzione della tecnologia, i loro ideali stanno gradualmente diventando realtà.Il lidar zoom intelligente di seconda generazione non solo ha prestazioni superiori, ma riduce anche i costi di due terzi rispetto alla prima generazione ed è di dimensioni più ridotte.Secondo le previsioni del settore, entro il 2025, il prezzo medio dei sistemi lidar avanzati stranieri potrebbe raggiungere circa 700 dollari ciascuno.

L'attuale tendenza di sviluppo dell'industria lidar è che il livello tecnico sta diventando sempre più maturo di giorno in giorno e la localizzazione si sta gradualmente avvicinando.La localizzazione di LiDAR ha attraversato diverse fasi. In primo luogo, era dominato da società straniere. Successivamente sono nate le società nazionali, che hanno aumentato il loro peso. Ora, la posizione dominante si sta gradualmente avvicinando alle società nazionali.

Negli ultimi anni è emersa l’ondata della guida autonoma e i produttori locali di lidar sono gradualmente entrati nel mercato. I prodotti lidar domestici di livello industriale sono diventati gradualmente popolari. Nei veicoli elettrici intelligenti domestici, le società lidar locali sono apparse una dopo l'altra.

Secondo le informazioni, dovrebbero esserci 20 o 30 aziende radar nazionali, come Sagitar Juchuang, Hesai Technology, Beike Tianhui, Leishen Intelligence, ecc., nonché giganti dell'hardware elettronico come DJI e Huawei, nonché giganti tradizionali dei ricambi auto .

Allo stato attuale, i vantaggi in termini di prezzo dei prodotti lidar lanciati da produttori cinesi come Hesai, DJI e Sagitar Juchuang sono evidenti, rompendo la posizione di leader dei paesi sviluppati come gli Stati Uniti in questo campo.Ci sono anche aziende come Focuslight Technology, Han's Laser, Guangku Technology, Luowei Technology, Hesai Technology, Zhongji Innolight, Kongwei Laser e Juxing Technology. L'esperienza di processo e di produzione guida l'innovazione nel lidar.

Al momento, può essere diviso in due scuole, una sta sviluppando lidar meccanico e l'altra sta bloccando direttamente prodotti lidar a stato solido.Nel campo della guida autonoma ad alta velocità, Hesai detiene una quota di mercato relativamente elevata; nel campo della guida autonoma a bassa velocità, Sagitar Juchuang è il principale produttore.

Dal punto di vista a monte e a valle dell'intera catena industriale, il mio Paese ha coltivato una serie di potenti imprese e formato una catena industriale sostanzialmente completa.Dopo anni di investimenti persistenti e accumulo di esperienza, le società radar nazionali hanno compiuto sforzi approfonditi nei rispettivi segmenti di mercato, presentando un modello di mercato di fiori che sbocciano.

La produzione di massa è un importante indicatore di maturità. Con l'ingresso nella produzione di massa, anche il prezzo diminuisce drasticamente. DJI ha annunciato nell'agosto 2020 di aver raggiunto la produzione di massa e la fornitura di lidar per la guida autonoma automobilistica e il prezzo è sceso al livello di mille yuan. ; E Huawei, nel 2016, condurrà una pre-ricerca sulla tecnologia Lidar, effettuerà la verifica del prototipo nel 2017 e raggiungerà la produzione di massa nel 2020.

Rispetto ai radar importati, le aziende nazionali presentano vantaggi in termini di tempestività della fornitura, personalizzazione delle funzioni, cooperazione nel servizio e razionalità dei canali.

Il costo di approvvigionamento del lidar importato è relativamente elevato. Pertanto, il basso costo del lidar domestico è la chiave per occupare il mercato e un’importante forza trainante per la sostituzione domestica. Naturalmente, molti problemi pratici come la riduzione dei costi di spazio e la maturità della produzione di massa sussistono ancora in Cina. Le imprese devono ancora affrontare molte sfide.

Fin dalla sua nascita, l’industria lidar ha mostrato eccezionali caratteristiche di alto livello tecnico.Essendo una tecnologia emergente con grande popolarità negli ultimi anni, la tecnologia lidar presenta in realtà grandi barriere tecniche.La tecnologia non è solo una sfida per le aziende che vogliono entrare nel mercato, ma anche una sfida per le aziende che vi operano da molti anni.

Attualmente, per la sostituzione nazionale, poiché i chip lidar, in particolare i componenti necessari per l’elaborazione del segnale, dipendono principalmente dalle importazioni, ciò ha aumentato in una certa misura il costo di produzione dei lidar nazionali. Il progetto del collo bloccato sta facendo di tutto per affrontare il problema.

Oltre ai propri fattori tecnici, le aziende radar nazionali devono anche coltivare capacità globali, compresi sistemi di ricerca e sviluppo tecnologico, catene di fornitura stabili e capacità di produzione di massa, in particolare capacità di garanzia della qualità post-vendita.

Grazie all’opportunità del “Made in China 2025″, negli ultimi anni i produttori nazionali hanno recuperato terreno e hanno fatto molti passi avanti.Allo stato attuale, la localizzazione si trova in un periodo in cui le opportunità e le sfide sono particolarmente chiare, ed è la fase fondativa della sostituzione delle importazioni di lidar.

In quarto luogo, la domanda di atterraggio è l’ultima parola

Non è esagerato affermare che l'applicazione del lidar ha inaugurato un periodo di crescita e che la sua attività principale proviene principalmente da quattro mercati principali, vale a dire l'automazione industriale, infrastrutture intelligenti, robot e automobili.

C’è un forte slancio nel campo della guida autonoma e il mercato lidar automobilistico trarrà vantaggio dalla penetrazione della guida autonoma di alto livello e manterrà una rapida crescita.Molte case automobilistiche hanno adottato soluzioni lidar, facendo il primo passo verso la guida autonoma L3 e L4.

Il 2022 sta diventando la finestra di transizione da L2 a L3/L4. In quanto sensore chiave fondamentale della tecnologia di guida autonoma, negli ultimi anni il lidar ha svolto un ruolo sempre più importante in campi correlati. Si prevede che a partire dal 2023 il tracciato lidar per veicoli entrerà in un periodo di rapida crescita continua.

Secondo un rapporto di ricerca sui titoli, nel 2022, le installazioni lidar per autovetture in Cina supereranno le 80.000 unità. Si prevede che lo spazio di mercato dei lidar nel settore delle autovetture del mio Paese raggiungerà i 26,1 miliardi di yuan nel 2025 e i 98 miliardi di yuan entro il 2030.Il lidar per veicoli è entrato in un periodo di domanda esplosiva e le prospettive di mercato sono molto ampie.

La tecnologia senza pilota è una tendenza degli ultimi anni e la tecnologia senza pilota è inseparabile dall'occhio della saggezza: il sistema di navigazione.La navigazione laser è relativamente matura nella tecnologia e nell'atterraggio dei prodotti, ha una portata precisa e può funzionare stabilmente nella maggior parte degli ambienti, specialmente nella notte buia. Può anche mantenere un rilevamento accurato. Attualmente è il metodo di posizionamento e navigazione più stabile e diffuso.In breve, in termini di applicazione, il principio della navigazione laser è semplice e la tecnologia è matura.

Senza equipaggio, è penetrato nei settori dell’edilizia, dell’estrazione mineraria, dell’eliminazione dei rischi, dei servizi, dell’agricoltura, dell’esplorazione spaziale e delle applicazioni militari. Lidar è diventato un metodo di navigazione comune in questo ambiente.

A partire dal 2019, sempre più radar domestici sono stati applicati nei progetti reali dei clienti, piuttosto che limitarsi a testare prototipi in officina.Il 2019 rappresenta uno spartiacque cruciale per le aziende lidar nazionali. Le applicazioni di mercato sono gradualmente entrate nei casi di progetto reali, espandendo scenari e ambiti applicativi più ampi, cercando mercati diversificati e diventando una scelta comune per le aziende. .

L’applicazione del lidar si sta gradualmente diffondendo, compresa l’industria senza conducente, i robot di servizioindustriale, l’industria dell’Internet dei veicoli, il trasporto intelligente e la città intelligente. La combinazione di lidar e droni può anche disegnare mappe di oceani, calotte polari e foreste.

L’assenza di personale è la caratteristica più importante della logistica intelligente. Nel trasporto e nella distribuzione della logistica intelligente verrà applicato un gran numero di tecnologie senza pilota: robot logistici mobili e veicoli espressi senza pilota, il cui componente principale è il lidar.

Anche nel campo della logistica intelligente, l’ambito di applicazione del lidar aumenta di giorno in giorno. Che si tratti della movimentazione, dello stoccaggio o della logistica, il lidar può essere completamente coperto ed esteso a porti intelligenti, trasporti intelligenti, sicurezza intelligente, servizi intelligenti e governance urbana intelligente.

Negli scenari logistici come i porti, il lidar può garantire l’accuratezza della cattura del carico e ridurre la difficoltà delle operazioni del personale.In termini di trasporto, lidar può assistere nel rilevamento dei caselli ad alta velocità e garantire che i veicoli in transito soddisfino i requisiti.In termini di sicurezza, il lidar può diventare l'occhio di varie apparecchiature di monitoraggio della sicurezza.

Nel campo della produzione industriale, il valore del lidar è costantemente evidenziato. Nella linea di produzione, può svolgere il ruolo di monitoraggio del materiale e garantire il funzionamento automatico.

Lidar (Light Detection and Ranging) è una tecnologia di telerilevamento ottico che sta emergendo sempre più come alternativa economicamente vantaggiosa alle tradizionali tecniche di rilevamento come la fotogrammetria.Negli ultimi anni lidar e droni sono apparsi spesso in vari campi di applicazione sotto forma di pugno combinato, producendo spesso l’effetto 1+1>2.

Il percorso tecnico del lidar è in costante miglioramento. Non esiste un’architettura lidar generale in grado di soddisfare le esigenze di tutte le diverse applicazioni. Molte applicazioni diverse hanno fattori di forma, campi visivi, risoluzione della portata, consumo energetico e costi diversi. Richiedere.

Lidar ha i suoi vantaggi, ma come massimizzarli richiede supporto tecnico. Lo zoom lidar intelligente può costruire immagini stereo tridimensionali, risolvendo perfettamente scenari estremi come la retroilluminazione delle linee visive e la difficoltà nell'identificazione di oggetti irregolari.Con lo sviluppo della tecnologia, il lidar farà la sua parte in molti campi applicativi inaspettati, riservandoci altre sorprese.

Nell'era odierna, in cui il costo regna sovrano, i radar costosi non sono mai stati la scelta del mercato mainstream. Soprattutto nell’applicazione della guida autonoma L3, l’alto costo dei radar stranieri rappresenta ancora il più grande ostacolo alla sua implementazione. È imperativo realizzare la sostituzione delle importazioni per i radar nazionali.

Lidar è sempre stata un rappresentante dello sviluppo e dell'applicazione delle tecnologie emergenti. Il fatto che la tecnologia sia matura o meno dipende dalla sua applicazione e dalla promozione della produzione di massa.La tecnologia matura non solo è disponibile, ma è anche in linea con i costi economici, si adatta a diversi scenari ed è sufficientemente sicura.

Dopo diversi anni di accumulo di tecnologia, sono stati lanciati continuamente nuovi prodotti lidar e, con il progresso della tecnologia, le loro applicazioni sono diventate sempre più ampie.Anche gli scenari applicativi stanno aumentando e alcuni prodotti sono stati esportati nei principali mercati in Europa e negli Stati Uniti.

Naturalmente, le aziende lidar affrontano anche i seguenti rischi: incertezza della domanda, lunghi tempi di accelerazione per gli adottanti per aumentare la produzione di massa e tempo più lungo affinché lidar generi entrate effettive come fornitore.

Le aziende nazionali che si sono accumulate nel campo del lidar per molti anni lavoreranno profondamente nei rispettivi segmenti di mercato, ma se vogliono occupare più quote di mercato, devono combinare la propria accumulazione tecnologica, scavare in profondità nelle tecnologie di base e sviluppare e migliorare prodotti. La qualità e la stabilità lavorano duro.