Wat is lidar en hoe werkt lidar?

　　1. Wat is Lidar?

Verschillende autobedrijven leggen de nadruk op lidar, dus we moeten eerst begrijpen: wat is lidar?

LIDAR – Lidar, is een sensor,bekend als het “oog van een robot”, is een belangrijke sensor die laser-, GPS-positionerings- en traagheidsmeetapparatuur integreert. De methode die de benodigde tijd voor het meten van de afstand retourneert, is in principe vergelijkbaar met radar, behalve dat er lasers worden gebruikt in plaats van radiogolven.Er kan worden gezegd dat lidar een van de belangrijke hardwareconfiguraties is om auto's te helpen intelligente rij-ondersteunde functies op hoog niveau te bereiken.

2. Hoe werkt lidar?

Laten we het vervolgens hebben over hoe lidar werkt.

Allereerst moeten we duidelijk maken dat lidar niet onafhankelijk werkt en over het algemeen uit drie hoofdmodules bestaat: laserzender, ontvanger en traagheidspositionering en -navigatie.Wanneer de lidar werkt, straalt deze laserlicht uit. Nadat u een object tegenkomt, wordt het laserlicht teruggekaatst en ontvangen door de CMOS-sensor, waardoor de afstand van het lichaam tot het obstakel wordt gemeten.Vanuit principieel oogpunt kun je, zolang je de snelheid van het licht en de tijd tussen emissie en CMOS-waarneming moet weten, de afstand tot het obstakel meten. Gecombineerd met real-time GPS, traagheidsnavigatie-informatie en berekening van de hoek van de laserradar kan het systeem de afstand tot het voorliggende object bepalen. Coördineer peiling- en afstandsinformatie.

Als een lidar vervolgens meerdere lasers onder een bepaalde hoek in dezelfde ruimte kan uitzenden, kan hij meerdere gereflecteerde signalen verkrijgen op basis van obstakels.Gecombineerd met het tijdsbereik, de laserscanhoek, GPS-positie en INS-informatie, zal deze informatie na gegevensverwerking worden gecombineerd met x-, y-, z-coördinaten om een ​​driedimensionaal signaal te worden met afstandsinformatie, ruimtelijke positie-informatie, enz. Dankzij de algoritmen kan het systeem verschillende gerelateerde parameters verkrijgen, zoals lijnen, oppervlakken en volumes, waardoor een driedimensionale puntenwolkkaart wordt opgesteld en een omgevingskaart wordt getekend, die de ‘ogen’ van de auto kunnen worden.

3. Lidar-industrieketen

1) Zenderchip: 905nm EEL-chip De dominantie van Osram is moeilijk te veranderen, maar nadat VCSEL het power short board via het multi-junction-proces heeft gevuld, zal het vanwege zijn lage kosten en lage temperatuurdrift-eigenschappen geleidelijk de vervanging van EEL, de binnenlandse chip Changguang, realiseren Huaxin, Zonghui Xinguang luidde ontwikkelingsmogelijkheden in.

2) Ontvanger: Omdat de 905nm-route de detectieafstand moet vergroten, wordt verwacht dat SiPM en SPAD een belangrijke trend zullen worden. 1550 nm zal APD blijven gebruiken en de drempel voor gerelateerde producten is relatief hoog. Momenteel wordt het voornamelijk gemonopoliseerd door Sony, Hamamatsu en ON Semiconductor. De 1550nm core Citrix en 905nm Nanjing Core Vision en Lingming Photonics zullen naar verwachting het voortouw nemen bij de doorbraak.

3) Kalibratie-einde: de halfgeleiderlaser heeft een kleine resonatorholte en slechte spotkwaliteit. Om aan de lidar-standaard te voldoen, moeten de snelle en langzame assen worden uitgelijnd voor optische kalibratie, en moet de lijnlichtbronoplossing worden gehomogeniseerd. De waarde van een enkele lidar is honderden yuan.

4) TEC: Sinds Osram de temperatuurafwijking van EEL heeft opgelost, heeft VCSEL van nature lage temperatuurafwijkingskenmerken, dus lidar heeft TEC niet langer nodig.

5) Scaneinde: de belangrijkste barrière van de roterende spiegel is de timingcontrole, en het MEMS-proces is relatief moeilijk. Xijing Technology is de eerste die massaproductie heeft gerealiseerd.

4. De zee van sterren onder de vervanging van binnenlandse producten

De lokalisatie van lidar is niet alleen bedoeld om binnenlandse substitutie en technologische onafhankelijkheid te bereiken om te voorkomen dat westerse landen vastlopen, maar ook een belangrijke factor is het verlagen van de kosten.

Een betaalbare prijs is een onontkoombaar onderwerp, maar de prijs van lidar is niet laag; de kosten voor het installeren van een enkel lidar-apparaat in een auto bedragen ongeveer 10.000 dollar.

De hoge kosten van lidar zijn altijd de schaduw ervan geweest, vooral voor meer geavanceerde lidar-oplossingen zijn de grootste beperkingen vooral de kosten; lidar wordt door de industrie als een dure technologie beschouwd, en Tesla stelde botweg dat het bekritiseren van lidar duur is.

Lidar-fabrikanten zijn altijd op zoek naar manieren om de kosten te verlagen, en naarmate de technologie zich ontwikkelt, worden hun idealen geleidelijk werkelijkheid.De intelligente zoomlidar van de tweede generatie levert niet alleen superieure prestaties, maar verlaagt ook de kosten met tweederde in vergelijking met de eerste generatie, en is kleiner van formaat.Volgens prognoses van de sector zou de gemiddelde prijs van buitenlandse geavanceerde lidarsystemen in 2025 ongeveer $700 per stuk kunnen bedragen.

De huidige ontwikkelingstrend van de lidar-industrie is dat het technische niveau met de dag volwassener wordt en de lokalisatie geleidelijk dichterbij komt.De lokalisatie van LiDAR heeft verschillende fasen doorlopen. Ten eerste werd het gedomineerd door buitenlandse bedrijven. Later begonnen binnenlandse bedrijven en verhoogden hun gewicht. Nu komt de dominantie geleidelijk dichter bij de binnenlandse bedrijven.

De afgelopen jaren is er een golf van autonoom rijden ontstaan ​​en zijn lokale lidarfabrikanten geleidelijk op de markt gekomen. Binnenlandse lidarproducten van industriële kwaliteit zijn geleidelijk populair geworden. In binnenlandse slimme elektrische voertuigen zijn de een na de ander lokale lidar-bedrijven verschenen.

Volgens informatie zouden er 20 tot 30 binnenlandse radarbedrijven moeten zijn, zoals Sagitar Juchuang, Hesai Technology, Beike Tianhui, Leishen Intelligence, enz., evenals elektronische hardwaregiganten zoals DJI en Huawei, evenals traditionele auto-onderdelengiganten .

Op dit moment zijn de prijsvoordelen van lidar-producten die worden gelanceerd door Chinese fabrikanten zoals Hesai, DJI en Sagitar Juchuang duidelijk, waardoor de leidende positie van ontwikkelde landen zoals de Verenigde Staten op dit gebied wordt verbroken.Er zijn ook bedrijven zoals Focuslight Technology, Han's Laser, Guangku Technology, Luowei Technology, Hesai Technology, Zhongji Innolight, Kongwei Laser en Juxing Technology. Proces- en productie-ervaring stimuleert innovatie in lidar.

Momenteel kan het worden verdeeld in twee scholen: de ene ontwikkelt mechanische lidar en de andere vergrendelt rechtstreeks lidar-producten in vaste toestand.Op het gebied van autonoom rijden op hoge snelheid heeft Hesai een relatief groot marktaandeel; op het gebied van autonoom rijden op lage snelheid is Sagitar Juchuang de belangrijkste fabrikant.

Vanuit het perspectief van de stroomopwaartse en stroomafwaartse richting van de gehele industriële keten heeft mijn land een aantal machtige ondernemingen gecultiveerd en een feitelijk complete industriële keten gevormd.Na jaren van aanhoudende investeringen en accumulatie van ervaring hebben binnenlandse radarbedrijven diepgaande inspanningen geleverd in hun respectieve marktsegmenten, waardoor een marktpatroon van bloeiende bloemen werd gepresenteerd.

Massaproductie is een belangrijke indicator van volwassenheid. Met de intrede in de massaproductie daalt ook de prijs scherp. DJI kondigde in augustus 2020 aan dat het massaproductie en levering van autonoom rijdende lidar heeft bereikt, en dat de prijs is gedaald tot het niveau van duizend yuan. ; En Huawei zal in 2016 vooronderzoek doen naar lidartechnologie, in 2017 prototypeverificatie uitvoeren en in 2020 massaproductie realiseren.

Vergeleken met geïmporteerde radars hebben binnenlandse bedrijven voordelen op het gebied van tijdigheid van aanbod, aanpassing van functies, samenwerking op het gebied van dienstverlening en rationaliteit van kanalen.

De aanschafkosten van geïmporteerde lidar zijn relatief hoog. Daarom zijn de lage kosten van binnenlandse lidar de sleutel tot het bezetten van de markt en een belangrijke drijvende kracht voor binnenlandse vervanging. Natuurlijk zijn er nog steeds veel praktische problemen in China, zoals kostenbesparing, ruimtegebrek en massaproductie. Bedrijven staan ​​nog voor veel uitdagingen.

Sinds haar geboorte heeft de lidar-industrie de uitstekende kenmerken van een hoog technisch niveau getoond.Als opkomende technologie die de afgelopen jaren enorm populair is geworden, kent de lidar-technologie feitelijk grote technische barrières.Technologie is niet alleen een uitdaging voor bedrijven die de markt willen betreden, maar ook een uitdaging voor bedrijven die er al jaren mee bezig zijn.

Op dit moment heeft dit voor binnenlandse vervanging, omdat lidar-chips, vooral de componenten die nodig zijn voor signaalverwerking, voornamelijk afhankelijk zijn van import, de productiekosten van binnenlandse lidars tot op zekere hoogte verhoogd. Het vastzittende nekproject doet er alles aan om het probleem aan te pakken.

Naast hun eigen technische factoren moeten binnenlandse radarbedrijven ook uitgebreide capaciteiten cultiveren, waaronder technologische onderzoeks- en ontwikkelingssystemen, stabiele toeleveringsketens en massaproductiecapaciteiten, vooral mogelijkheden voor kwaliteitsborging na verkoop.

Onder de mogelijkheid van ‘Made in China 2025’ hebben binnenlandse fabrikanten de afgelopen jaren een inhaalslag gemaakt en veel doorbraken gerealiseerd.Momenteel bevindt lokalisatie zich in een periode waarin de kansen en uitdagingen bijzonder duidelijk zijn, en het is de basisfase van lidar-importvervanging.

Ten vierde is de landingstoepassing het laatste woord

Het is niet overdreven om te zeggen dat de toepassing van lidar een periode van opkomst heeft ingeluid, en dat de voornaamste activiteit voornamelijk uit vier grote markten komt, namelijk industriële automatisering., intelligente infrastructuur, robots en auto's.

Er is een sterk momentum op het gebied van autonoom rijden, en de lidar-markt voor auto's zal profiteren van de penetratie van autonoom rijden op hoog niveau en een snelle groei handhaven.Veel autobedrijven hebben lidar-oplossingen geïmplementeerd en zetten daarmee de eerste stap naar L3- en L4-autonoom rijden.

2022 wordt het overgangsvenster van L2 naar L3/L4. Als de belangrijkste sleutelsensor van de autonome rijtechnologie heeft lidar de afgelopen jaren een steeds belangrijkere rol gespeeld op aanverwante gebieden. De verwachting is dat vanaf 2023 de voertuiglidarbaan een continue snelle groeiperiode zal ingaan.

Volgens een effectenonderzoeksrapport zullen de Chinese lidar-installaties voor personenauto's in 2022 de 80.000 eenheden overschrijden. Er wordt verwacht dat de lidar-marktruimte op het gebied van personenauto's in mijn land in 2025 26,1 miljard yuan zal bereiken en in 2030 98 miljard yuan.Lidar voor voertuigen is een periode van explosieve vraag ingegaan en de marktvooruitzichten zijn zeer breed.

Onbemand is een trend van de afgelopen jaren, en onbemand is onlosmakelijk verbonden met de ogen van de wijsheid: het navigatiesysteem.Lasernavigatie is relatief volwassen wat betreft technologie en productlanding, heeft een nauwkeurig bereik en kan stabiel werken in de meeste omgevingen, vooral in de donkere nacht. Het kan ook een nauwkeurige detectie behouden. Het is momenteel de meest stabiele en gangbare positionerings- en navigatiemethode.Kortom, qua toepassing is het principe van lasernavigatie eenvoudig en de technologie volwassen.

Onbemand is het doorgedrongen tot de sectoren bouw, mijnbouw, risico-eliminatie, dienstverlening, landbouw, ruimteverkenning en militaire toepassingen. Lidar is in deze omgeving een gebruikelijke navigatiemethode geworden.

Vanaf 2019 zijn steeds meer binnenlandse radars toegepast in de daadwerkelijke projecten van klanten, in plaats van alleen het testen van prototypen in de werkplaats.2019 is een cruciaal keerpunt voor binnenlandse lidarbedrijven. Markttoepassingen zijn geleidelijk opgenomen in daadwerkelijke projectcases, waardoor bredere toepassingsscenario's en reikwijdte zijn uitgebreid, gediversifieerde markten zijn gezocht en een algemene keuze voor bedrijven zijn geworden. .

De toepassing van lidar is geleidelijk wijdverspreid, ook in de industrie zonder bestuurder, de servicerobotindustrie, het internet van voertuigen, het intelligente transport en de slimme stad. De combinatie van lidar en drones kan ook kaarten van oceanen, ijskappen en bossen tekenen.

Onbemand is het belangrijkste kenmerk van slimme logistiek. Bij het transport en de distributie van slimme logistiek zal een groot aantal onbemande technologieën worden toegepast: mobiele logistieke robots en onbemande expresvoertuigen, waarvan lidar de belangrijkste kerncomponent is.

Ook op het gebied van slimme logistiek wordt het toepassingsbereik van lidar met de dag groter. Of het nu gaat om handling, opslag of logistiek, lidar kan volledig worden gedekt en uitgebreid naar slimme havens, slim transport, slimme beveiliging, slimme diensten en stedelijk slim bestuur.

In logistieke scenario's zoals havens kan lidar de nauwkeurigheid van de vrachtvangst garanderen en de moeilijkheidsgraad van personeelsoperaties verminderen.Op het gebied van transport kan lidar helpen bij het detecteren van hogesnelheidstolpoorten en ervoor zorgen dat passerende voertuigen aan de eisen voldoen.Op het gebied van veiligheid kan lidar de ogen worden van verschillende beveiligingsbewakingsapparatuur.

Op het gebied van industriële productie wordt de waarde van lidar voortdurend benadrukt. In de productielijn kan het de rol van materiaalbewaking vrijgeven en een automatische werking garanderen.

Lidar (Light Detection and Ranging) is een optische teledetectietechnologie die steeds meer opduikt als een kosteneffectief alternatief voor traditionele landmeettechnieken zoals fotogrammetrie.De afgelopen jaren zijn lidar en drones in verschillende toepassingsgebieden vaak in de vorm van een gecombineerde vuist verschenen, waarbij vaak het effect van 1+1>2 werd bereikt.

De technische route van lidar wordt voortdurend verbeterd. Er bestaat geen algemene lidar-architectuur die aan de behoeften van alle verschillende toepassingen kan voldoen. Veel verschillende toepassingen hebben verschillende vormfactoren, gezichtsvelden, bereikresolutie, energieverbruik en kosten. Vereisen.

Lidar heeft zijn voordelen, maar hoe u deze voordelen kunt maximaliseren, vereist technische ondersteuning. Intelligente zoomlidar kan driedimensionale stereobeelden construeren, waardoor extreme scenario's zoals tegenlicht van zichtlijnen en problemen bij het identificeren van onregelmatige objecten perfect worden opgelost.Met de ontwikkeling van de technologie zal lidar een rol gaan spelen in veel onverwachte toepassingsgebieden, wat ons nog meer verrassingen zal opleveren.

In het huidige tijdperk waarin de kosten voorop staan, zijn dure radars nooit de keuze van de reguliere markt geweest. Vooral bij de toepassing van L3-autonoom rijden vormen de hoge kosten van buitenlandse radars nog steeds het grootste obstakel voor de implementatie ervan. Het is absoluut noodzakelijk importvervanging voor binnenlandse radars te realiseren.

Lidar is altijd een vertegenwoordiger geweest van de ontwikkeling en toepassing van opkomende technologieën. Of de technologie volwassen is of niet, hangt af van de toepassing ervan en de promotie van massaproductie.Volwassen technologie is niet alleen beschikbaar, maar past zich ook aan de economische kosten aan, past zich aan verschillende scenario's aan en is veilig genoeg.

Na een aantal jaren van technologische accumulatie zijn er voortdurend nieuwe lidar-producten gelanceerd, en met de vooruitgang van de technologie zijn hun toepassingen steeds breder geworden.De toepassingsscenario's nemen ook toe en sommige producten zijn geëxporteerd naar belangrijke markten in Europa en de Verenigde Staten.

Uiteraard worden lidar-bedrijven ook geconfronteerd met de volgende risico's: onzekerheid in de vraag, lange aanlooptijd voor adoptanten om de massaproductie op te schalen, en langere tijd voor lidar om daadwerkelijke inkomsten te genereren als leverancier.

Binnenlandse bedrijven die zich al vele jaren op het gebied van lidar hebben verzameld, zullen diep in hun respectievelijke marktsegmenten werken, maar als ze meer marktaandelen willen bezetten, moeten ze hun eigen technologische accumulatie combineren, diep in de kerntechnologieën graven en zich ontwikkelen en verbeteren. producten. Kwaliteit en stabiliteit werken hard.