Что такое лидар и как он работает?

　　1. Что такое лидар?

Различные автомобильные компании уделяют особое внимание лидару, поэтому сначала мы должны понять, что такое лидар?

ЛИДАР – Лидар – это датчик,известный как «глаз робота», представляет собой важный датчик, объединяющий лазер, устройства GPS-позиционирования и инерциальные измерения. Метод, возвращающий необходимое время для измерения расстояния, в принципе аналогичен радару, за исключением того, что вместо радиоволн используются лазеры.Можно сказать, что лидар является одной из важных аппаратных конфигураций, помогающих автомобилям достичь высокого уровня интеллектуальных функций помощи при вождении.

2. Как работает лидар?

Далее давайте поговорим о том, как работает лидар.

Прежде всего, необходимо пояснить, что лидар не работает самостоятельно и обычно состоит из трех основных модулей: лазерного передатчика, приемника и инерциального позиционирования и навигации.Когда лидар работает, он излучает лазерный свет. После встречи с объектом лазерный свет преломляется обратно и принимается CMOS-датчиком, тем самым измеряя расстояние от тела до препятствия.С принципиальной точки зрения, если вам нужно знать скорость света и время от излучения до восприятия КМОП, вы можете измерить расстояние до препятствия. В сочетании с GPS в реальном времени, инерциальной навигационной информацией и расчетом угла лазерного радара система может определить расстояние до объекта впереди. Информация о координатах и ​​расстоянии.

Далее, если лидар может излучать несколько лазеров под заданным углом в одном и том же пространстве, он может получать несколько отраженных сигналов на основе препятствий.В сочетании с временным диапазоном, углом лазерного сканирования, положением GPS и информацией INS, после обработки данных эта информация будет объединена с координатами x, y, z, чтобы стать трехмерным сигналом с информацией о расстоянии, информацией о пространственном положении и т. д. Объединение Благодаря алгоритмам система может получать различные связанные параметры, такие как линии, поверхности и объемы, тем самым создавая трехмерную карту облака точек и рисуя карту окружающей среды, которая может стать «глазами» автомобиля.

3. Лидарная отраслевая цепочка

1) Передатчикчип: 905-нм чип EEL Доминирование Osram трудно изменить, но после того, как VCSEL заполнит короткую плату питания посредством многопереходного процесса, из-за его низкой стоимости и характеристик низкого температурного дрейфа он постепенно осуществит замену EEL, отечественного чипа Changguang Хуасинь , Цзунхуэй Сингуан открыл возможности для развития.

2) Приемник: поскольку маршрут длиной 905 нм требует увеличения дальности обнаружения, ожидается, что SiPM и SPAD станут основной тенденцией. 1550 нм продолжит использовать APD, а порог для сопутствующих продуктов относительно высок. В настоящее время ее в основном монополизируют Sony, Hamamatsu и ON Semiconductor. Ожидается, что 1550-нм ядро ​​Citrix и 905-нм Nanjing Core Vision и Lingming Photonics возьмут на себя лидерство в прорыве.

3) Окончание калибровки: полупроводник.Лазер имеет небольшую полость резонатора и плохое качество пятна. Чтобы соответствовать стандарту лидара, быстрая и медленная оси должны быть выровнены для оптической калибровки, а раствор линейного источника света должен быть гомогенизирован. Стоимость одного лидара составляет сотни юаней.

4) TEC: поскольку компания Osram решила проблему температурного дрейфа EEL, VCSEL, естественно, имеет характеристики низкого температурного дрейфа, поэтому лидару больше не нужен TEC.

5) Конец сканирования. Основным препятствием вращающегося зеркала является контроль времени, а процесс МЭМС относительно сложен. Xijing Technology первой достигла массового производства.

4. Море звезд при замене отечественной продукции

Локализация лидара призвана не только добиться внутреннего замещения и технологической независимости, чтобы не допустить застревания западных стран, но и важным фактором является снижение затрат.

Доступная цена – неизбежная тема, однако цена лидара не низкая, стоимость установки одного лидарного устройства в автомобиль составляет около 10 000 долларов США.

Высокая стоимость лидара всегда была его тенью, особенно для более продвинутых лидарных решений, самым большим ограничением является в основном стоимость; В отрасли лидар считается дорогой технологией, и Тесла прямо заявил, что критика лидара обходится дорого.

Производители лидаров всегда стремятся снизить затраты, и по мере развития технологий их идеалы постепенно становятся реальностью.Лидар с интеллектуальным зумом второго поколения не только обладает превосходными характеристиками, но и снижает стоимость на две трети по сравнению с первым поколением, а также имеет меньшие размеры.По прогнозам отрасли, к 2025 году средняя цена зарубежных передовых лидарных систем может составить около $700 за штуку.

Текущая тенденция развития лидарной индустрии заключается в том, что технический уровень с каждым днем ​​становится все более зрелым, и постепенно приближается локализация.Локализация LiDAR прошла несколько этапов. Во-первых, здесь доминировали иностранные компании. Позже отечественные компании начали и увеличили свой вес. Сейчас доминирование постепенно приближается к отечественным компаниям.

В последние годы возникла волна автономного вождения, и на рынок постепенно вышли местные производители лидаров. Отечественные лидары промышленного класса постепенно стали популярными. В отечественных умных электромобилях одна за другой появлялись местные лидарные компании.

Согласно информации, должно быть 20 или 30 отечественных радиолокационных компаний, таких как Sagitar Juchuang, Hesai Technology, Beike Tianhui, Leishen Intelligence и т. д., а также гиганты электронного оборудования, такие как DJI и Huawei, а также традиционные гиганты автозапчастей. .

В настоящее время ценовые преимущества лидарной продукции, выпускаемой китайскими производителями, такими как Hesai, DJI и Sagitar Juchuang, очевидны, что нарушает лидирующие позиции развитых стран, таких как США, в этой области.Есть также такие компании, как Focuslight Technology, Han's Laser, Guangku Technology, Luowei Technology, Hesai Technology, Zhongji Innolight, Kongwei Laser и Juxing Technology. Опыт процессов и производства стимулирует инновации в области лидаров.

В настоящее время ее можно разделить на две школы: одна занимается разработкой механического лидара, а другая непосредственно блокирует твердотельные лидарные продукты.В области высокоскоростного автономного вождения Hesai занимает относительно высокую долю рынка; Sagitar Juchuang является основным производителем в области тихоскоростного автономного вождения.

С точки зрения верхнего и нижнего звена всей производственной цепочки, моя страна создала ряд мощных предприятий и сформировала практически полную промышленную цепочку.После многих лет настойчивых инвестиций и накопления опыта отечественные радиолокационные компании предприняли глубокие усилия в своих соответствующих сегментах рынка, представляя рыночную картину цветущих цветов.

Массовое производство является важным показателем зрелости. С выходом в серийное производство цена также резко падает. В августе 2020 года компания DJI объявила, что достигла массового производства и поставок автомобильных лидаров с автономным вождением, а цена упала до уровня тысячи юаней. ; А Huawei в 2016 году проведет предварительное исследование лидарной технологии, проведет проверку прототипа в 2017 году и достигнет массового производства в 2020 году.

По сравнению с импортными радарами отечественные компании имеют преимущества по своевременности поставок, настройке функций, сервисному сотрудничеству и рациональности каналов.

Стоимость закупок импортного лидара относительно высока. Таким образом, низкая стоимость отечественного лидара является ключом к завоеванию рынка и важной движущей силой его замены внутри страны. Конечно, многие практические проблемы, такие как сокращение затрат и зрелость массового производства, все еще остаются в Китае. Бизнесу по-прежнему приходится сталкиваться со многими проблемами.

С момента своего появления индустрия лидаров продемонстрировала выдающиеся характеристики высокого технического уровня.Будучи новой технологией, получившей большую популярность в последние годы, лидарная технология на самом деле сталкивается с серьезными техническими барьерами.Технологии — это вызов не только для компаний, которые хотят выйти на рынок, но и для компаний, которые находятся на нем уже много лет.

В настоящее время, что касается внутреннего замещения, поскольку лидарные чипы, особенно компоненты, необходимые для обработки сигналов, в основном зависят от импорта, это в определенной степени повысило себестоимость отечественных лидаров. Проект «Застрявшая шея» делает все возможное, чтобы решить эту проблему.

В дополнение к своим собственным техническим факторам отечественным радиолокационным компаниям также необходимо развивать комплексные возможности, включая системы технологических исследований и разработок, стабильные цепочки поставок и возможности массового производства, особенно возможности обеспечения качества послепродажного обслуживания.

Благодаря возможности «Сделано в Китае 2025» отечественные производители в последние годы догнали их и добились многих прорывов.В настоящее время локализация находится в периоде, когда возможности и проблемы особенно очевидны, и является фундаментальным этапом импортозамещения лидаров.

В-четвертых, заявка на посадку – последнее слово.

Не будет преувеличением сказать, что применение лидара открыло период роста, и его основной бизнес в основном приходится на четыре основных рынка, а именно на промышленную автоматизацию., интеллектуальная инфраструктура, роботы и автомобили.

В области автономного вождения наблюдается сильный импульс, и рынок автомобильных лидаров выиграет от проникновения автономного вождения высокого уровня и сохранит быстрый рост.Многие автомобильные компании внедрили лидарные решения, сделав первый шаг к автономному вождению L3 и L4.

2022 год становится окном перехода от L2 к L3/L4. В качестве основного датчика технологии автономного вождения в последние годы лидар играет все более важную роль в смежных областях. Ожидается, что с 2023 года лидарная дорожка транспортных средств вступит в период непрерывного быстрого роста.

Согласно отчету об исследовании ценных бумаг, в 2022 году количество лидарных установок на легковых автомобилях в Китае превысит 80 000 единиц. Ожидается, что объем рынка лидаров в сфере легковых автомобилей в моей стране достигнет 26,1 млрд юаней в 2025 году и 98 млрд юаней к 2030 году.Транспортные лидары вступили в период взрывного спроса, и перспективы рынка очень широки.

Беспилотность – это тренд последних лет, а беспилотность неотделима от глаз мудрости – навигационной системы.Лазерная навигация является относительно зрелой в технологии и посадке продукта, имеет точную дальность и может стабильно работать в большинстве условий, особенно в темное время суток. Он также может поддерживать точное обнаружение. В настоящее время это наиболее стабильный и распространенный метод позиционирования и навигации.Короче говоря, с точки зрения применения принцип лазерной навигации прост, а технология отработана.

Беспилотный, он проник в области строительства, горнодобывающей промышленности, устранения рисков, обслуживания, сельского хозяйства, освоения космоса и военного применения. Лидар стал распространенным методом навигации в этой среде.

Начиная с 2019 года все больше отечественных радаров применяется в реальных проектах заказчиков, а не только на испытаниях прототипов в цеху.2019 год стал переломным для отечественных лидарных компаний. Рыночные приложения постепенно вошли в реальные проекты, расширяя сценарии и масштабы применения, стремясь к диверсификации рынков и становясь обычным выбором для компаний. .

Применение лидара постепенно получает широкое распространение, в том числе в беспилотной индустрии, в сфере сервисных роботов.индустрия, Интернет транспортных средств, интеллектуальный транспорт и умный город. Сочетание лидара и дронов также позволяет создавать карты океанов, ледяных шапок и лесов.

Беспилотность — важнейшая особенность умной логистики. В сфере транспортировки и распределения умной логистики будет применяться большое количество беспилотных технологий – мобильных логистических роботов и беспилотных экспресс-автомобилей, основным ключевым компонентом которых является лидар.

В области интеллектуальной логистики сфера применения лидара также расширяется с каждым днем. Будь то погрузка или складирование или логистика, лидар может быть полностью охвачен и расширен до интеллектуальных портов, интеллектуального транспорта, интеллектуальной безопасности, интеллектуальных услуг и интеллектуального городского управления.

В логистических сценариях, таких как порты, лидар может обеспечить точность захвата груза и снизить сложность операций персонала.Что касается транспорта, лидар может помочь обнаружить высокоскоростные пункты взимания платы за проезд и гарантировать, что проезжающие транспортные средства соответствуют требованиям.С точки зрения безопасности, лидар может стать «глазом» различного оборудования для мониторинга безопасности.

В сфере промышленного производства ценность лидара постоянно подчеркивается. На производственной линии он может выполнять роль контроля материала и обеспечивать автоматическую работу.

Лидар (обнаружение света и определение дальности) — это оптическая технология дистанционного зондирования, которая все чаще становится экономичной альтернативой традиционным методам съемки, таким как фотограмметрия.В последние годы лидар и дроны часто появляются в различных областях применения в виде комбинированного кулака, часто дающего эффект 1+1>2.

Технический маршрут лидара постоянно совершенствуется. Не существует общей архитектуры лидара, которая могла бы удовлетворить потребности всех различных приложений. Многие различные приложения имеют разные форм-факторы, поля зрения, разрешение по дальности, энергопотребление и стоимость. Требовать.

У лидара есть свои преимущества, но для того, чтобы максимизировать эти преимущества, требуется техническая поддержка. Интеллектуальный лидар с зумом может создавать трехмерные стереоизображения, идеально решая экстремальные сценарии, такие как подсветка линий обзора и трудности с идентификацией объектов неправильной формы.С развитием технологий лидар будет играть свою роль во многих неожиданных областях применения, преподнося нам еще больше сюрпризов.

В сегодняшнюю эпоху, когда стоимость имеет решающее значение, дорогие радары никогда не были выбором основного рынка. Высокая стоимость зарубежных радаров, особенно в применении автономного вождения L3, по-прежнему остается самым большим препятствием для его внедрения. Необходимо осуществить импортозамещение отечественных радаров.

Лидар всегда был представителем разработки и применения новых технологий. Является ли технология зрелой или нет, зависит от ее применения и продвижения массового производства.Зрелые технологии не только доступны, но и соответствуют экономическим затратам, адаптируются к различным сценариям и достаточно безопасны.

После нескольких лет накопления технологий постоянно выпускаются новые лидарные продукты, и с развитием технологий их применение становится все более широким.Сценарии применения также расширяются, а некоторые продукты экспортируются на основные рынки Европы и США.

Конечно, компании, производящие лидары, также сталкиваются со следующими рисками: неопределенность спроса, длительное время для перехода потребителей к масштабированию массового производства и более длительное время для лидара для получения фактического дохода в качестве поставщика.

Отечественные компании, накопившие многолетний опыт в области лидара, будут глубоко работать в своих сегментах рынка, но если они хотят занять большую долю рынка, им необходимо объединить накопление собственных технологий, углубиться в базовые технологии, а также развивать и совершенствовать их. продукты. Качество и стабильность работают усердно.