Nova tecnologia de sensor de piloto automático que permite a saída do radar a laser?

- Jun 10, 2019-


O CEO da Tesla, Elon Musk, bombardeou as limitações técnicas da Lidar como um sensor de automóvel autônomo no Dia Aberto do piloto automático da empresa: "Esta é uma tecnologia extremamente cara e inútil". Quando os comentários foram divulgados, a indústria ficou chocada e o status dos três sensores automáticos de direção, como o radar de ondas milimétricas, o sistema de visão (câmera) e o radar a laser, teve que ser reescrito.


Autopilot sensor technology


A condução automatizada requer aplicativos de fusão com vários sensores


A condução segura de um veículo autônomo requer três etapas necessárias e críticas: primeiro, a fase de detecção, que adquire e coleta informações sobre o ambiente externo e as próprias condições de operação do veículo; em seguida, entra na fase de tomada de decisão e emite instruções de condução, baseando-se principalmente no algoritmo de nuvem de vários chips de controle; finalmente, a fase de execução, "colocando o sinal do veículo da decisão de front end" em ação. Pode-se ver que o estágio de percepção é a garantia inicial para a condução segura de veículos autônomos, assim como os "olhos e ouvidos" do carro.


Devido à complexidade do ambiente da estrada e às condições de condução do veículo, o sensor de função única não pode atender às informações do veículo que mudam em tempo real durante a condução. Yi Jihui, vice-presidente de mercado global e engenharia de aplicação da Divisão IntelliSense da ON Semiconductor, disse que a fusão de sensores (incluindo sistemas de visão, radar de ondas milimétricas e lidar) e a percepção de profundidade dos sensores são as tendências futuras dos sistemas autônomos.


O sistema de visão (câmera) pode realizar vários tipos de operações de reconhecimento através de informações de imagem ricas, como pistas, pedestres e objetos, bem como trilhos e sinais de trânsito, mas não é adequado para medições de longa distância e medição de velocidade. O radar de ondas milimétricas detecta a distância, a velocidade e o ângulo dos obstáculos, emitindo ondas eletromagnéticas na faixa de milímetros, e é protegido do ambiente hostil, como chuva, neve, poeira e neblina. Devido às limitações de comprimento de onda e tamanho, a resolução do radar de onda milimétrica é muito baixa e é menos sensível a objetos estacionários e a movimentação de objetos não metálicos. A precisão da detecção de dispositivos é a mais alta entre as três, atingindo milímetros. Ele tem a capacidade de alcance do radar, e a precisão e a resolução de detecção são maiores que o radar. Ele tem a capacidade de detecção da câmera e pode estar livre das condições de luz. As desvantagens são alto custo e são suscetíveis a condições climáticas extremas e poeira de fumaça.

O radar laser pode ser substituído?


Nos últimos anos, o radar a laser tornou-se o foco controverso da indústria. Devido à sua alta precisão, alta resolução e alta estabilidade, quase todos os fabricantes de veículos autônomos têm sido incapazes de evitar o radar a laser nos últimos anos, o que faz com que o radar quase monopolize o mercado de sensores eo preço do aparelho continue alto. Portanto, algumas empresas optam por reduzir o custo do radar a laser para alcançar a lucratividade. A primeira coisa que o piloto automático do Google, o Waymo, fez depois da independência foi tentar reduzir o custo do operador em 90% do padrão industrial de US $ 75.000. No entanto, a redução cega de custos também pode causar muitos problemas. Entende-se que algumas empresas adotaram radar de laser de estado sólido mais barato, a fim de reduzir o preço de todo o veículo, o que trouxe novos problemas. O radar é incapaz de atingir uma rotação de 360 graus, é difícil detectar a situação por trás dele, e não é economicamente viável introduzir um novo sensor para auxiliar na condução segura.

A fim de reduzir o custo da parte do radar laser, algumas empresas de automóveis representadas pela Tesla simplesmente colocaram o radar laser na lista negra e desenvolveram outras rotas técnicas. O repórter soube no site oficial da Tesla que um padrão da Tesla tem um total de 8 câmeras, um radar de onda de 77GHz e 12 radares ultrassônicos. Lu Wenliang, gerente geral do Centro de Pesquisa da Indústria Automotiva da CCID Consulting, disse que, embora não haja um radar a laser na lista de configuração da Tesla, a Tesla tentará melhorar outros sensores e, ao mesmo tempo, deve ser mais poderosa. O chip sensor de back-end e chip de processamento.


Pode ser visto que a "teoria do idiota de Lidar" de Musk aparece neste momento do tempo não é acidental, e o sensor está de fato na direção de repensar. Jin Hao, gerente geral da Divisão de Radar Automotivo da Ciência e Tecnologia de Beijing Lei Ke Eletrônica Information Technology Co., Ltd., disse em entrevista à China Electronics News que levará tempo para reduzir o custo do radar a laser. Nas instituições de pesquisa, o radar a laser também será o principal sensor de sensoriamento ambiental no curto prazo. No entanto, em resposta a empresas orientadas para os negócios, a escolha de outras rotas tecnológicas para evitar o radar a laser se tornará uma tendência.


Lu Wenliang disse que o futuro dos sensores de automóvel autodirecional tem três caminhos a percorrer: primeiro, o desempenho da extremidade do sensor (sistema visual, radar de onda milimétrica e radar a laser, etc.) é mais forte, reduzindo os requisitos de potência de o lado decisório; segundo, use a rede externa No futuro, a rede 5G fornecerá uma base técnica mais forte para a Internet de Veículos, mas será difícil de conseguir em um curto período de tempo. A terceira é evitar completamente o radar laser e fundir outros sensores, como câmeras, ondas milimétricas e radares ultrassônicos. Aplicações, precisão de detecção do sensor front-end e outros problemas, serão compensados pelo chip com uma tomada de decisão mais poderosa.

Jin Hao disse que, se o custo do radar a laser cair abaixo da milésima ordem no futuro, a possibilidade de se tornar um sensor de núcleo não tripulado aumentará muito. No entanto, reduzir o custo do radar a laser é o maior desafio. Tesla parece ter abandonado completamente o uso do lidar, tentando coletar dados através de uma solução de múltiplas câmeras, e então treinando a rede neural com um simulador que restaura o ambiente real, e percebe a “cognição” do veículo na estrada do tráfego. condição através de visão inteligente, mas apenas o grau de confiabilidade. É difícil tirar conclusões.


Melhorar o desempenho do sensor é a única maneira de desenvolver a condução autônoma


Não importa qual caminho a tecnologia do sensor do piloto automático adote, melhorar o desempenho do sistema de visão, do radar de ondas milimétricas, do radar a laser e de outros dispositivos é uma "habilidade básica". Em primeiro lugar, o sistema de visão avançado e inteligente é o componente principal para garantir a condução segura de carros autônomos. É especialmente importante melhorar a confiabilidade do sistema de visão. Yi Jihui disse que a direção autônoma exige mais da inteligência (pixel, capacidade de compreensão e julgamento) dos sensores visuais.

A Tesla está orgulhosa de seu mecanismo de condução autônoma, em grande parte devido aos bons recursos visuais. Entende-se que o seu dispositivo visual tem um total de 8 câmeras fisheye, normal e telefoto: incluindo uma câmera de ré aplicada à traseira do carro, uma câmera frontal de três olhos e duas câmeras de visão lateral em ambos os lados, frente lateral e side A visão traseira se sobrepõe para evitar pontos cegos visuais, que basicamente podem garantir as funções de mudança de faixa, confluência e alta velocidade do nível L3 de Tesla.


Guo Yuansheng, vice-diretor do Comitê Central de Ciência e Tecnologia da Jiu San Society e vice-presidente da China Sensors e da Internet of Things Industry Alliance, disse que a câmera ainda tem muito espaço para melhorias em termos de alcance dinâmico e sensibilidade a infravermelhos. A bicicleta precisa de mais e melhores câmeras. . Jin Wei disse que a câmera multi-olho estéreo é a tendência de desenvolvimento do futuro sistema de visão do sensor. Espera-se combinar as vantagens do radar a laser e da câmera. Tem as características da nuvem de ponto de distância de alta densidade do radar a laser para extrair diretamente obstáculos e medir com precisão a distância. A capacidade de reconhecer visualmente e aprendizado de máquina.


Em segundo lugar, mais algoritmos de processamento de sinal e novas tecnologias de radar serão portadas para o desenvolvimento de radares de ondas milimétricas para fornecer um sistema de detecção mais sensível para a detecção de obstáculos. Guo Yuansheng disse que nos últimos anos, o módulo de radar de ondas milimétricas usado em automóveis contém uma série de chips baseados em diferentes processos, o que é um sistema relativamente desajeitado e tem um alto custo. Em busca de menor tamanho e menor custo, os países estão trabalhando no desenvolvimento e integração de componentes multifuncionais e padronização de chipsets de radar comuns.


Yi Jihui disse que a tecnologia SPAD (diodo avalanche fotoelétrico único) será combinada com radar de ondas milimétricas, o que é esperado para ajudar o radar de ondas milimétricas para aumentar significativamente a sensibilidade múltipla. Nesta base, Jin Hao também disse que a direção de desenvolvimento futuro do radar de ondas milimétricas será desenvolver radar de nuvem de pontos, para obter alta resolução capacidade de imagem de nuvem de pontos a um preço baixo, gradualmente substituindo radar laser e desenvolvimento de mais cenários de aplicativos.


Finalmente, se os recursos de detecção de precisão da Lidar, alta resolução e outros desempenhos forem aprimorados, e mesmo combinados com as funções de outros componentes do sensor, espera-se que o radar a laser desafie ambientes de piloto automático mais complexos e outras aplicações mais desafiadoras. Yi Jihui disse que a tecnologia de sensoriamento de imagens pode ajudar no desenvolvimento do radar laser. É relatado que pesquisadores da Universidade de Xangai para Ciência e Tecnologia desenvolveram recentemente um novo sistema de sensor baseado em laser capaz de capturar objetos a 45 quilômetros em um ambiente urbano poluído. A tecnologia usa um único detector de fótons combinado com um algoritmo exclusivo para "tecer" os pontos de dados mais esparsos juntos para produzir imagens de resolução ultra-alta. A nova tecnologia de visão do operador aumenta significativamente a limitação da difração e espera-se que abra novas áreas para imagens óticas 3D de alta resolução, rápidas e de baixa potência em longas distâncias.


Além disso, o radar a laser não precisa resolver o problema do custo excessivo do dispositivo. Yi Jihui disse que a indústria desenvolveu uma nova tecnologia de silício que pode substituir os tradicionais materiais mecânicos de radar a laser. A nova tecnologia pode reduzir significativamente o custo dos dispositivos de radar a laser, e espera-se que ela controle seu custo em algumas centenas de dólares.


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