Lidar là gì và lidar hoạt động như thế nào?

　　1. Lidar là gì?

Nhiều công ty ô tô khác nhau đang nhấn mạnh đến lidar, vì vậy trước tiên chúng ta phải hiểu lidar là gì?

LIDAR – Lidar, là một cảm biến,được mệnh danh là “con mắt của robot”, là một cảm biến quan trọng tích hợp các thiết bị laser, định vị GPS và đo quán tính. Phương pháp trả về thời gian cần thiết để đo khoảng cách về nguyên tắc tương tự như radar, ngoại trừ việc sử dụng tia laser thay vì sóng vô tuyến.Có thể nói, lidar là một trong những cấu hình phần cứng quan trọng giúp ô tô đạt được các chức năng hỗ trợ lái xe thông minh ở mức độ cao.

2. Lidar hoạt động như thế nào?

Tiếp theo, hãy nói về cách hoạt động của lidar.

Trước hết, chúng ta cần làm rõ rằng lidar không hoạt động độc lập và thường bao gồm ba mô-đun chính: máy phát, máy thu laser, định vị và điều hướng quán tính.Khi lidar hoạt động, nó sẽ phát ra ánh sáng laser. Sau khi gặp vật thể, ánh sáng laser sẽ bị khúc xạ trở lại và được cảm biến CMOS thu nhận, từ đó đo được khoảng cách từ cơ thể đến vật cản.Từ quan điểm nguyên tắc, chỉ cần bạn cần biết tốc độ ánh sáng và thời gian từ khi phát xạ đến cảm nhận CMOS, bạn có thể đo được khoảng cách của chướng ngại vật. Kết hợp với GPS thời gian thực, thông tin dẫn đường quán tính và tính toán góc của radar laser, hệ thống có thể đo được khoảng cách của vật thể phía trước. Phối hợp thông tin phương hướng và khoảng cách.

Tiếp theo, nếu một lidar có thể phát ra nhiều tia laser ở một góc xác định trong cùng một không gian, thì nó có thể thu được nhiều tín hiệu phản xạ dựa trên các chướng ngại vật.Kết hợp với phạm vi thời gian, góc quét laser, vị trí GPS và thông tin INS, sau khi xử lý dữ liệu, các thông tin này sẽ được kết hợp với tọa độ x, y, z để trở thành tín hiệu ba chiều với thông tin khoảng cách, thông tin vị trí không gian, v.v. Bằng các thuật toán, hệ thống có thể thu được nhiều thông số liên quan khác nhau như đường, bề mặt và khối lượng, từ đó thiết lập bản đồ đám mây điểm ba chiều và vẽ bản đồ môi trường, có thể trở thành “con mắt” của ô tô.

3. Chuỗi công nghiệp nắp

1) Máy phátchip: Sự thống trị của Osram chip EEL 905nm rất khó thay đổi, nhưng sau khi VCSEL lấp đầy bảng mạch ngắn thông qua quy trình đa điểm nối, do đặc tính trôi dạt ở nhiệt độ thấp và chi phí thấp, nó sẽ dần dần nhận ra sự thay thế của EEL, chip nội địa Changguang Huaxin , Zonghui Xinguang mở ra cơ hội phát triển.

2) Bộ thu: Vì tuyến 905nm cần tăng khoảng cách phát hiện nên dự kiến ​​SiPM và SPAD sẽ trở thành xu hướng chính. 1550nm sẽ tiếp tục sử dụng APD và ngưỡng cho các sản phẩm liên quan là tương đối cao. Hiện tại, nó chủ yếu được độc quyền bởi Sony, Hamamatsu và ON Semiconductor. Citrix lõi 1550nm và Tầm nhìn lõi Nam Kinh 905nm và Lingming Photonics dự kiến ​​sẽ dẫn đầu trong việc đột phá.

3) Đầu hiệu chuẩn: Chất bán dẫnlaser có khoang cộng hưởng nhỏ và chất lượng điểm kém. Để đáp ứng tiêu chuẩn lidar, trục nhanh và chậm cần phải được căn chỉnh để hiệu chuẩn quang học và giải pháp nguồn sáng đường cần phải đồng nhất. Giá trị của một lidar là hàng trăm nhân dân tệ.

4) TEC: Vì Osram đã giải quyết được hiện tượng trôi nhiệt độ của EEL nên VCSEL đương nhiên có đặc tính trôi dạt ở nhiệt độ thấp nên lidar không còn cần đến TEC nữa.

5) Đầu quét: Rào cản chính của gương quay là kiểm soát thời gian và quá trình MEMS tương đối khó khăn. Công nghệ Xijing là công ty đầu tiên đạt được sản xuất hàng loạt.

4. Biển sao thay thế hàng nội

Việc nội địa hóa lidar không chỉ nhằm đạt được sự thay thế trong nước và độc lập về công nghệ nhằm giúp các nước phương Tây không bị mắc kẹt mà còn là một yếu tố quan trọng là giảm chi phí.

Giá cả phải chăng là chủ đề không thể bỏ qua, tuy nhiên, giá của lidar không hề thấp, chi phí lắp đặt một thiết bị lidar duy nhất trên ô tô là khoảng 10.000 USD.

Chi phí cao của lidar luôn là cái bóng còn sót lại của nó, đặc biệt đối với các giải pháp lidar tiên tiến hơn, hạn chế lớn nhất chủ yếu là chi phí; lidar được ngành công nghiệp coi là một công nghệ đắt tiền, và Tesla đã thẳng thắn tuyên bố rằng việc phê bình lidar là đắt tiền.

Các nhà sản xuất lidar luôn tìm cách giảm chi phí và khi công nghệ ngày càng phát triển, lý tưởng của họ đang dần trở thành hiện thực.Lidar zoom thông minh thế hệ thứ hai không chỉ có hiệu suất vượt trội mà còn giảm 2/3 chi phí so với thế hệ đầu tiên và có kích thước nhỏ hơn.Theo dự báo của ngành, đến năm 2025, giá trung bình của các hệ thống lidar tiên tiến của nước ngoài có thể đạt khoảng 700 USD/hệ thống.

Xu hướng phát triển hiện nay của ngành lidar là trình độ kỹ thuật ngày càng hoàn thiện và quá trình nội địa hóa đang dần đến gần.Quá trình bản địa hóa LiDAR đã trải qua nhiều giai đoạn. Đầu tiên, nó bị chi phối bởi các công ty nước ngoài. Sau đó, các công ty trong nước bắt đầu và tăng tỷ trọng của họ. Giờ đây, sự thống trị đang dần đến gần hơn với các công ty trong nước.

Trong những năm gần đây, làn sóng lái xe tự hành đã nổi lên và các nhà sản xuất lidar trong nước cũng dần gia nhập thị trường. Các sản phẩm lidar cấp công nghiệp trong nước đã dần trở nên phổ biến. Trong lĩnh vực xe điện thông minh trong nước, các công ty lidar trong nước lần lượt xuất hiện.

Theo thông tin, cần có 20 hoặc 30 công ty radar trong nước, như Sagitar Juchuang, Hesai Technology, Beike Tianhui, Leishen Intelligence, v.v., cũng như những gã khổng lồ về phần cứng điện tử như DJI và Huawei, cũng như những gã khổng lồ về phụ tùng ô tô truyền thống .

Hiện tại, lợi thế về giá của các sản phẩm lidar do các nhà sản xuất Trung Quốc như Hesai, DJI và Sagitar Juchuang tung ra thị trường là rõ ràng, phá vỡ vị trí dẫn đầu của các nước phát triển như Hoa Kỳ trong lĩnh vực này.Ngoài ra còn có các công ty như Focuslight Technology, Han's Laser, Guanku Technology, Luowei Technology, Hesai Technology, Zhongji Innolight, Kongwei Laser và Juxing Technology. Kinh nghiệm về quy trình và sản xuất thúc đẩy sự đổi mới trong lidar.

Hiện tại, có thể chia thành hai trường phái, một trường đang phát triển lidar cơ khí, trường kia là khóa trực tiếp các sản phẩm lidar trạng thái rắn.Trong lĩnh vực lái xe tự động tốc độ cao, Hesai có thị phần tương đối cao; trong lĩnh vực lái xe tự động tốc độ thấp, Sagitar Juchuang là nhà sản xuất chính.

Từ góc độ thượng nguồn và hạ nguồn của toàn bộ chuỗi công nghiệp, nước ta đã ươm tạo được một số doanh nghiệp hùng mạnh và hình thành chuỗi công nghiệp cơ bản hoàn chỉnh.Sau nhiều năm kiên trì đầu tư và tích lũy kinh nghiệm, các công ty radar trong nước đã nỗ lực đi sâu vào các phân khúc thị trường tương ứng của mình, thể hiện mô hình thị trường hoa nở.

Sản xuất hàng loạt là một chỉ số quan trọng của sự trưởng thành. Với việc đưa vào sản xuất hàng loạt, giá cũng giảm mạnh. DJI công bố vào tháng 8 năm 2020 rằng họ đã đạt được mục tiêu sản xuất hàng loạt và cung cấp lidar lái xe tự động cho ô tô, và giá đã giảm xuống mức một nghìn nhân dân tệ. ; Và Huawei, vào năm 2016 sẽ tiến hành nghiên cứu trước về công nghệ lidar, thực hiện xác minh nguyên mẫu vào năm 2017 và đạt được sản xuất hàng loạt vào năm 2020.

So với radar nhập khẩu, các công ty trong nước có lợi thế về tính kịp thời trong cung cấp, tùy biến chức năng, hợp tác dịch vụ và tính hợp lý của các kênh.

Chi phí mua lidar nhập khẩu tương đối cao. Vì vậy, lidar nội địa giá rẻ là chìa khóa để chiếm lĩnh thị trường và là động lực quan trọng cho việc thay thế trong nước. Tất nhiên, nhiều vấn đề thực tế như không gian giảm chi phí và sự trưởng thành của sản xuất hàng loạt vẫn còn ở Trung Quốc. Doanh nghiệp vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức.

Kể từ khi ra đời, ngành lidar đã thể hiện những đặc điểm vượt trội về trình độ kỹ thuật cao.Là một công nghệ mới nổi với mức độ phổ biến cao trong những năm gần đây, công nghệ lidar thực sự có những rào cản kỹ thuật rất lớn.Công nghệ không chỉ là thách thức đối với những công ty muốn gia nhập thị trường mà còn là thách thức đối với những công ty đã hoạt động trong lĩnh vực này nhiều năm.

Hiện nay, để thay thế trong nước, do chip lidar, đặc biệt là các linh kiện cần thiết để xử lý tín hiệu, chủ yếu dựa vào nhập khẩu nên điều này đã làm tăng chi phí sản xuất của lidar trong nước lên một mức độ nhất định. Dự án cổ bị mắc kẹt đang nỗ lực hết sức để giải quyết vấn đề.

Ngoài yếu tố kỹ thuật của mình, các công ty radar trong nước cũng cần trau dồi năng lực toàn diện, bao gồm hệ thống nghiên cứu và phát triển công nghệ, chuỗi cung ứng ổn định và năng lực sản xuất hàng loạt, đặc biệt là khả năng đảm bảo chất lượng sau bán hàng.

Dưới thời cơ “Made in China 2025”, các nhà sản xuất trong nước đã bắt kịp trong những năm gần đây và có nhiều đột phá.Hiện nay, nội địa hóa đang trong giai đoạn cơ hội và thách thức đặc biệt rõ ràng, là giai đoạn nền tảng của việc thay thế nhập khẩu lidar.

Thứ tư, đơn xin hạ cánh là lời cuối cùng

Không quá lời khi nói rằng việc áp dụng lidar đã mở ra một thời kỳ phát triển và hoạt động kinh doanh chính của nó chủ yếu đến từ bốn thị trường lớn là tự động hóa công nghiệp., cơ sở hạ tầng thông minh, robot và ô tô.

Có một động lực mạnh mẽ trong lĩnh vực lái xe tự động, và thị trường lidar ô tô sẽ được hưởng lợi từ sự thâm nhập của công nghệ lái xe tự động cấp độ cao và duy trì tốc độ tăng trưởng nhanh chóng.Nhiều công ty ô tô đã áp dụng giải pháp lidar, thực hiện bước đầu tiên hướng tới lái xe tự động L3 và L4.

Năm 2022 đang trở thành thời điểm chuyển tiếp từ L2 sang L3/L4. Là cảm biến chính cốt lõi của công nghệ lái xe tự động, lidar ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực liên quan trong những năm gần đây. Dự kiến ​​từ năm 2023, đường lidar phương tiện sẽ bước vào thời kỳ tăng trưởng nhanh liên tục.

Theo một báo cáo nghiên cứu chứng khoán, vào năm 2022, số lượng lắp đặt lidar cho xe khách của Trung Quốc sẽ vượt quá 80.000 chiếc. Dự kiến, không gian thị trường lidar trong lĩnh vực xe du lịch của nước tôi sẽ đạt 26,1 tỷ nhân dân tệ vào năm 2025 và 98 tỷ nhân dân tệ vào năm 2030.Xe lidar đã bước vào thời kỳ nhu cầu bùng nổ và triển vọng thị trường rất rộng.

Máy bay không người lái đang là xu hướng trong những năm gần đây và máy bay không người lái không thể tách rời khỏi con mắt trí tuệ – hệ thống định vị.Điều hướng bằng laser tương đối trưởng thành về công nghệ và hạ cánh sản phẩm, có phạm vi chính xác và có thể hoạt động ổn định trong hầu hết các môi trường, đặc biệt là trong đêm tối. Nó cũng có thể duy trì khả năng phát hiện chính xác. Nó hiện là phương pháp định vị và điều hướng ổn định và chủ đạo nhất.Tóm lại, về mặt ứng dụng, nguyên lý điều hướng bằng laser rất đơn giản và công nghệ đã trưởng thành.

Không người lái, nó đã thâm nhập vào các lĩnh vực xây dựng, khai thác mỏ, loại bỏ rủi ro, dịch vụ, nông nghiệp, thám hiểm không gian và ứng dụng quân sự. Lidar đã trở thành một phương pháp điều hướng phổ biến trong môi trường này.

Bắt đầu từ năm 2019, ngày càng nhiều radar trong nước được ứng dụng vào các dự án thực tế của khách hàng, thay vì chỉ thử nghiệm nguyên mẫu tại xưởng.Năm 2019 là một bước ngoặt quan trọng đối với các công ty lidar trong nước. Các ứng dụng thị trường đã dần dần đi vào các trường hợp dự án thực tế, mở rộng phạm vi và kịch bản ứng dụng rộng hơn, tìm kiếm thị trường đa dạng và trở thành lựa chọn chung của các công ty. .

Việc ứng dụng lidar dần trở nên phổ biến, bao gồm cả ngành công nghiệp không người lái, robot dịch vụcông nghiệp, ngành Internet Phương tiện, giao thông thông minh và thành phố thông minh. Sự kết hợp giữa lidar và máy bay không người lái cũng có thể vẽ bản đồ về đại dương, chỏm băng và rừng.

Không người lái là tính năng quan trọng nhất của hậu cần thông minh. Trong vận chuyển và phân phối hậu cần thông minh, một số lượng lớn công nghệ không người lái sẽ được áp dụng – robot hậu cần di động và xe tốc hành không người lái, thành phần cốt lõi chính của chúng là lidar.

Trong lĩnh vực hậu cần thông minh, phạm vi ứng dụng của lidar cũng ngày càng tăng lên. Cho dù đó là từ xử lý đến kho bãi hay hậu cần, lidar có thể được bao phủ và mở rộng đầy đủ đến các cảng thông minh, giao thông thông minh, an ninh thông minh, dịch vụ thông minh và quản trị thông minh đô thị.

Trong các tình huống hậu cần như cảng, lidar có thể đảm bảo tính chính xác của việc thu giữ hàng hóa và giảm bớt khó khăn trong hoạt động của nhân sự.Về mặt vận chuyển, lidar có thể hỗ trợ phát hiện các cổng thu phí tốc độ cao và đảm bảo các phương tiện đi qua đáp ứng yêu cầu.Về mặt bảo mật, lidar có thể trở thành con mắt của nhiều thiết bị giám sát an ninh khác nhau.

Trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp, giá trị của lidar không ngừng được đề cao. Trong dây chuyền sản xuất, nó có thể phát huy vai trò giám sát nguyên liệu và đảm bảo vận hành tự động.

Lidar (Phát hiện ánh sáng và phạm vi) là một công nghệ viễn thám quang học đang ngày càng nổi lên như một giải pháp thay thế hiệu quả về mặt chi phí cho các kỹ thuật khảo sát truyền thống như quang trắc.Trong những năm gần đây, lidar và máy bay không người lái thường xuất hiện trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau dưới dạng nắm đấm kết hợp, thường tạo ra hiệu ứng 1+1>2.

Lộ trình kỹ thuật của lidar không ngừng được cải thiện. Không có kiến ​​trúc lidar chung nào có thể đáp ứng nhu cầu của tất cả các ứng dụng khác nhau. Nhiều ứng dụng khác nhau có các yếu tố hình thức, trường nhìn, độ phân giải phạm vi, mức tiêu thụ điện năng và chi phí khác nhau. Yêu cầu.

Lidar có những ưu điểm nhưng làm thế nào để phát huy tối đa ưu điểm cần có sự hỗ trợ kỹ thuật. Lidar thu phóng thông minh có thể tạo ra hình ảnh âm thanh nổi ba chiều, giải quyết hoàn hảo các tình huống khắc nghiệt như ánh sáng ngược của đường ngắm và khó khăn trong việc xác định các vật thể không đều.Với sự phát triển của công nghệ, lidar sẽ góp phần vào nhiều lĩnh vực ứng dụng không ngờ tới, mang đến cho chúng ta nhiều điều bất ngờ hơn.

Trong thời đại ngày nay khi chi phí là vua, các radar giá cao chưa bao giờ là sự lựa chọn của thị trường phổ thông. Đặc biệt trong việc ứng dụng hệ thống lái tự động L3, chi phí cao của radar nước ngoài vẫn là trở ngại lớn nhất cho việc triển khai nó. Điều bắt buộc là phải hiện thực hóa việc thay thế nhập khẩu cho các radar trong nước.

Lidar luôn là đại diện cho sự phát triển và ứng dụng các công nghệ mới nổi. Công nghệ có trưởng thành hay không liên quan đến việc ứng dụng và thúc đẩy sản xuất hàng loạt.Công nghệ trưởng thành không chỉ có sẵn mà còn phù hợp với chi phí kinh tế, thích ứng với các tình huống khác nhau và đủ an toàn.

Sau vài năm tích lũy công nghệ, các sản phẩm lidar mới liên tục được ra mắt và với sự tiến bộ của công nghệ, ứng dụng của chúng ngày càng trở nên rộng rãi.Các kịch bản ứng dụng cũng ngày càng tăng và một số sản phẩm đã được xuất khẩu sang các thị trường lớn ở Châu Âu và Hoa Kỳ.

Tất nhiên, các công ty lidar cũng phải đối mặt với những rủi ro sau: nhu cầu không chắc chắn, thời gian tăng tốc dài để những người áp dụng mở rộng quy mô sản xuất hàng loạt và thời gian dài hơn để lidar tạo ra doanh thu thực tế với tư cách là nhà cung cấp.

Các công ty trong nước đã tích lũy nhiều năm trong lĩnh vực lidar sẽ hoạt động sâu trong các phân khúc thị trường tương ứng của mình, nhưng nếu muốn chiếm nhiều thị phần hơn, họ phải kết hợp tích lũy công nghệ của mình, đào sâu vào các công nghệ cốt lõi, đồng thời phát triển và cải tiến. các sản phẩm. Chất lượng và sự ổn định làm việc chăm chỉ.