O que é lidar e como funciona?

　　1. O que é lidar?

Várias montadoras estão enfatizando o lidar, então devemos primeiro entender: o que é lidar?

LIDAR – Lidar, é um sensor,conhecido como “olho de um robô”, é um importante sensor que integra dispositivos de laser, posicionamento GPS e medição inercial. O método que retorna o tempo necessário para medir a distância é semelhante em princípio ao radar, exceto que são usados ​​lasers em vez de ondas de rádio.Pode-se dizer que lidar é uma das configurações de hardware importantes para ajudar os carros a alcançar funções de direção assistida inteligente de alto nível.

2. Como funciona o lidar?

A seguir, vamos falar sobre como funciona o lidar.

Em primeiro lugar, precisamos deixar claro que o lidar não opera de forma independente e geralmente consiste em três módulos principais: transmissor a laser, receptor e posicionamento e navegação inercial.Quando o lidar estiver funcionando, ele emitirá luz laser. Após encontrar um objeto, a luz do laser será refratada de volta e recebida pelo sensor CMOS, medindo assim a distância do corpo ao obstáculo.Do ponto de vista principal, desde que você precise saber a velocidade da luz e o tempo desde a emissão até a percepção do CMOS, você pode medir a distância do obstáculo. Combinado com GPS em tempo real, informações de navegação inercial e cálculo do ângulo do radar a laser, o sistema consegue obter a distância do objeto à frente. Coordenar informações de direção e distância.

Em seguida, se um lidar puder emitir vários lasers em um determinado ângulo no mesmo espaço, ele poderá obter vários sinais refletidos com base em obstáculos.Combinado com o intervalo de tempo, ângulo de varredura a laser, posição GPS e informações INS, após o processamento dos dados, essas informações serão combinadas com as coordenadas x, y, z para se tornarem um sinal tridimensional com informações de distância, informações de posição espacial, etc. Com os algoritmos, o sistema pode obter diversos parâmetros relacionados, como linhas, superfícies e volumes, estabelecendo assim um mapa tridimensional de nuvem de pontos e desenhando um mapa ambiental, que pode se tornar os “olhos” do carro.

3. Cadeia da Indústria Lidar

1) Transmissorchip: O domínio do chip EEL de 905nm Osram é difícil de mudar, mas depois que o VCSEL preencher a placa curta de energia por meio do processo multijunção, devido ao seu baixo custo e características de desvio de baixa temperatura, ele gradualmente realizará a substituição do EEL, o chip doméstico Changguang Huaxin, Zonghui Xinguang inaugurou oportunidades de desenvolvimento.

2) Receptor: Como a rota de 905nm precisa aumentar a distância de detecção, espera-se que SiPM e SPAD se tornem uma grande tendência. 1550 nm continuará a usar APD e o limite para produtos relacionados é relativamente alto. Atualmente, é monopolizado principalmente pela Sony, Hamamatsu e ON Semiconductor. Espera-se que o núcleo Citrix de 1550 nm e o Nanjing Core Vision de 905 nm e a Lingming Photonics assumam a liderança no avanço.

3) Fim da calibração: O semicondutoro laser tem uma cavidade ressonadora pequena e um ponto de baixa qualidade. Para atender ao padrão lidar, os eixos rápido e lento precisam ser alinhados para calibração óptica, e a solução da fonte de luz da linha precisa ser homogeneizada. O valor de um único lidar é de centenas de yuans.

4) TEC: Como a Osram resolveu o desvio de temperatura da EEL, o VCSEL naturalmente tem características de desvio de baixa temperatura, então lidar não precisa mais de TEC.

5) Fim da digitalização: A principal barreira do espelho rotativo é o controle de tempo, e o processo MEMS é relativamente difícil. A Xijing Technology é a primeira a atingir a produção em massa.

4. O mar de estrelas em substituição aos produtos nacionais

A localização do lidar não visa apenas alcançar a substituição interna e a independência tecnológica para evitar que os países ocidentais fiquem presos, mas também é um fator importante para reduzir custos.

O preço acessível é um tema inevitável, no entanto, o preço do lidar não é baixo, o custo de instalação de um único dispositivo lidar em um carro é de cerca de 10.000 dólares americanos.

O alto custo do lidar sempre foi sua sombra persistente, especialmente para soluções lidar mais avançadas, a maior restrição é principalmente o custo; lidar é considerada uma tecnologia cara pela indústria, e Tesla afirmou sem rodeios que criticar lidar é caro.

Os fabricantes Lidar estão sempre buscando reduzir custos e, à medida que a tecnologia evolui, seus ideais vão gradualmente se tornando realidade.O zoom inteligente lidar de segunda geração não só tem desempenho superior, mas também reduz o custo em dois terços em comparação com a primeira geração e é menor em tamanho.De acordo com as previsões da indústria, até 2025, o preço médio dos sistemas lidar avançados estrangeiros poderá atingir cerca de US$ 700 cada.

A tendência atual de desenvolvimento da indústria lidar é que o nível técnico está se tornando cada vez mais maduro a cada dia, e a localização está se aproximando gradualmente.A localização do LiDAR passou por várias etapas. Primeiro, foi dominado por empresas estrangeiras. Mais tarde, as empresas nacionais começaram e aumentaram o seu peso. Agora, o domínio está gradualmente se aproximando das empresas nacionais.

Nos últimos anos, surgiu uma onda de direção autônoma e os fabricantes locais de lidar entraram gradualmente no mercado. Os produtos lidar de nível industrial doméstico tornaram-se gradualmente populares. Nos veículos elétricos inteligentes domésticos, as empresas Lidar locais apareceram uma após a outra.

Segundo informações, deveria haver 20 ou 30 empresas nacionais de radares, como Sagitar Juchuang, Hesai Technology, Beike Tianhui, Leishen Intelligence, etc., além de gigantes de hardware eletrônico como DJI e Huawei, além de gigantes tradicionais de autopeças .

Actualmente, as vantagens de preço dos produtos lidar lançados por fabricantes chineses como Hesai, DJI e Sagitar Juchuang são óbvias, quebrando a posição de liderança de países desenvolvidos como os Estados Unidos neste campo.Existem também empresas como Focuslight Technology, Han's Laser, Guangku Technology, Luowei Technology, Hesai Technology, Zhongji Innolight, Kongwei Laser e Juxing Technology. A experiência em processos e fabricação impulsiona a inovação em lidar.

Atualmente, ela pode ser dividida em duas escolas, uma está desenvolvendo lidar mecânico e a outra está bloqueando diretamente produtos lidar de estado sólido.No campo da condução autônoma em alta velocidade, a Hesai tem uma participação de mercado relativamente alta; na área de direção autônoma em baixa velocidade, Sagitar Juchuang é o principal fabricante.

Do ponto de vista a montante e a jusante de toda a cadeia industrial, o meu país cultivou uma série de empresas poderosas e formou uma cadeia industrial basicamente completa.Após anos de investimento persistente e acúmulo de experiência, as empresas nacionais de radar têm feito esforços profundos em seus respectivos segmentos de mercado, apresentando um padrão de mercado de flores desabrochando.

A produção em massa é um importante indicador de maturidade. Com a entrada na produção em massa, o preço também cai drasticamente. DJI anunciou em agosto de 2020 que alcançou a produção e fornecimento em massa de lidar de direção autônoma automotiva, e o preço caiu para o nível de mil yuans. ; E a Huawei, em 2016, conduzirá uma pré-pesquisa sobre a tecnologia lidar, fará a verificação de protótipos em 2017 e alcançará a produção em massa em 2020.

Em comparação com os radares importados, as empresas nacionais apresentam vantagens em termos de pontualidade de fornecimento, personalização de funções, cooperação de serviços e racionalidade de canais.

O custo de aquisição de lidar importado é relativamente alto. Portanto, o baixo custo do lidar doméstico é a chave para ocupar o mercado e uma importante força motriz para a substituição doméstica. É claro que muitos problemas práticos, como espaço para redução de custos e maturidade da produção em massa, ainda estão na China. As empresas ainda precisam enfrentar muitos desafios.

Desde o seu nascimento, a indústria lidar tem demonstrado características marcantes de alto nível técnico.Como uma tecnologia emergente com grande popularidade nos últimos anos, a tecnologia lidar apresenta, na verdade, grandes barreiras técnicas.A tecnologia não é apenas um desafio para as empresas que querem entrar no mercado, mas também um desafio para as empresas que estão nele há muitos anos.

Actualmente, para a substituição doméstica, porque os chips lidar, especialmente os componentes necessários para o processamento de sinais, dependem principalmente de importações, isto aumentou até certo ponto o custo de produção dos lidars domésticos. O projeto do pescoço preso está fazendo de tudo para resolver o problema.

Além dos seus próprios factores técnicos, as empresas nacionais de radar também precisam de cultivar capacidades abrangentes, incluindo sistemas de investigação e desenvolvimento tecnológico, cadeias de abastecimento estáveis ​​e capacidades de produção em massa, especialmente capacidades de garantia de qualidade pós-venda.

Sob a oportunidade do “Made in China 2025″, os fabricantes nacionais têm se recuperado nos últimos anos e feito muitos avanços.Actualmente, a localização encontra-se num período em que as oportunidades e desafios são particularmente claros e é a fase fundamental da substituição de importações lidar.

Quarto, o pedido de desembarque é a última palavra

Não é exagero dizer que a aplicação do lidar deu início a um período de ascensão, e o seu principal negócio vem principalmente de quatro grandes mercados, nomeadamente automação industrial, infraestrutura inteligente, robôs e automóveis.

Há um forte impulso no campo da condução autônoma, e o mercado automotivo lidar se beneficiará da penetração da direção autônoma de alto nível e manterá um rápido crescimento.Muitas montadoras adotaram soluções lidar, dando o primeiro passo em direção à direção autônoma L3 e L4.

2022 está se tornando a janela de transição de L2 para L3/L4. Como o principal sensor da tecnologia de direção autônoma, o lidar tem desempenhado um papel cada vez mais importante em áreas relacionadas nos últimos anos. Espera-se que a partir de 2023, a pista lidar de veículos entre em um período contínuo de crescimento rápido.

De acordo com um relatório de pesquisa de valores mobiliários, em 2022, as instalações lidar de automóveis de passageiros da China ultrapassarão 80.000 unidades. Espera-se que o espaço de mercado lidar no setor de automóveis de passageiros do meu país atinja 26,1 bilhões de yuans em 2025 e 98 bilhões de yuans em 2030.O lidar de veículos entrou em um período de demanda explosiva e as perspectivas de mercado são muito amplas.

Não tripulado é uma tendência nos últimos anos, e não tripulado é inseparável dos olhos da sabedoria – o sistema de navegação.A navegação a laser é relativamente madura em tecnologia e pouso de produtos, possui alcance preciso e pode operar de forma estável na maioria dos ambientes, especialmente na noite escura. Ele também pode manter uma detecção precisa. Atualmente é o método de posicionamento e navegação mais estável e convencional.Em suma, em termos de aplicação, o princípio da navegação a laser é simples e a tecnologia está madura.

Não tripulado, penetrou nas áreas de construção, mineração, eliminação de riscos, serviços, agricultura, exploração espacial e aplicações militares. Lidar se tornou um método de navegação comum neste ambiente.

A partir de 2019, cada vez mais radares domésticos têm sido aplicados nos projetos reais dos clientes, em vez de apenas testes de protótipos na oficina.2019 é um divisor de águas crucial para as empresas nacionais de lidar. As aplicações de mercado têm gradualmente entrado em casos reais de projetos, expandindo cenários e escopos de aplicação mais amplos, buscando mercados diversificados e tornando-se uma escolha comum para as empresas. .

A aplicação do lidar está gradualmente se difundindo, incluindo a indústria sem motorista, o robô de serviçoindústria, a indústria da Internet de Veículos, o transporte inteligente e a cidade inteligente. A combinação de lidar e drones também pode desenhar mapas de oceanos, calotas polares e florestas.

Não tripulado é a característica mais importante da logística inteligente. No transporte e distribuição de logística inteligente, será aplicado um grande número de tecnologias não tripuladas – robôs logísticos móveis e veículos expressos não tripulados, cujo principal componente central é o lidar.

No campo da logística inteligente, o escopo de aplicação do lidar também aumenta a cada dia. Seja desde o manuseio até o armazenamento ou a logística, o lidar pode ser totalmente coberto e estendido a portos inteligentes, transporte inteligente, segurança inteligente, serviços inteligentes e governança urbana inteligente.

Em cenários logísticos como portos, o lidar pode garantir a precisão da captura de carga e reduzir a dificuldade das operações de pessoal.Em termos de transporte, o lidar pode auxiliar na detecção de pedágios de alta velocidade e garantir que os veículos que passam atendam aos requisitos.Em termos de segurança, o lidar pode se tornar o olho de vários equipamentos de monitoramento de segurança.

No campo da manufatura industrial, o valor do lidar é constantemente destacado. Na linha de produção, pode liberar a função de monitoramento de materiais e garantir o funcionamento automático.

Lidar (Light Detection and Ranging) é uma tecnologia óptica de sensoriamento remoto que está emergindo cada vez mais como uma alternativa econômica às técnicas tradicionais de levantamento, como a fotogrametria.Nos últimos anos, lidar e drones têm aparecido frequentemente em vários campos de aplicação na forma de um punho combinado, muitas vezes produzindo o efeito de 1+1>2.

A rota técnica do lidar está em constante melhoria. Não existe uma arquitetura lidar geral que possa atender às necessidades de todas as diferentes aplicações. Muitas aplicações diferentes têm formatos, campos de visão, resolução de alcance, consumo de energia e custos diferentes. Exigir.

Lidar tem suas vantagens, mas maximizar as vantagens requer suporte técnico. O zoom inteligente lidar pode construir imagens estéreo tridimensionais, resolvendo perfeitamente cenários extremos, como iluminação de fundo das linhas de visão e dificuldade na identificação de objetos irregulares.Com o desenvolvimento da tecnologia, o lidar desempenhará seu papel em muitos campos de aplicação inesperados, trazendo-nos mais surpresas.

Na era atual, quando o custo é rei, os radares caros nunca foram a escolha do mercado convencional. Principalmente na aplicação da direção autônoma L3, o alto custo dos radares estrangeiros ainda é o maior obstáculo à sua implementação. É imperativo realizar a substituição de importações por radares nacionais.

A Lidar sempre foi representante do desenvolvimento e aplicação de tecnologias emergentes. O fato de a tecnologia estar madura ou não está relacionado à sua aplicação e promoção da produção em massa.A tecnologia madura não está apenas disponível, mas também em linha com os custos económicos, adapta-se a diferentes cenários e é suficientemente segura.

Após vários anos de acumulação de tecnologia, novos produtos lidar têm sido lançados continuamente e, com o avanço da tecnologia, suas aplicações tornaram-se cada vez mais amplas.Os cenários de aplicação também estão aumentando e alguns produtos foram exportados para os principais mercados da Europa e dos Estados Unidos.

É claro que as empresas lidar também enfrentam os seguintes riscos: incerteza na procura, longo tempo de aceleração para os adotantes aumentarem a produção em massa e mais tempo para a lidar gerar receitas reais como fornecedor.

As empresas nacionais que se acumularam na área de lidar por muitos anos trabalharão profundamente em seus respectivos segmentos de mercado, mas se quiserem ocupar mais participações de mercado, devem combinar seu próprio acúmulo de tecnologia, aprofundar-se nas tecnologias essenciais e desenvolver e melhorar produtos. Qualidade e estabilidade trabalham duro.