Ist das Laserradar, das in selbstfahrenden Autos zum Einsatz kommt und bis zu einem Drittel der Kosten ausmacht, ein „großer Schwindel“?

Da sowohl das iPad als auch das iPhone Lidar verwenden, wird die Diskussion über den Einsatz von Lidar in Fahrzeugen immer hitziger. Denn wer kann schon den Wunsch ablehnen, ein Auto zu besitzen, das selbstständig und sicher auf der Straße fahren kann?

Manche Leute sagen vielleicht, dass Tesla und andere Hersteller bereits über intelligent fahrende Autos verfügen, doch gemessen an den aktuellen sogenannten intelligenten Effekten sind sie noch weit von dem Niveau entfernt, das selbstfahrende Autos nach der Anwendung von Lidar erreichen. Deshalb behaupten manche Leute, dass nur Autos, die Lidar verwenden, wirklich selbstfahrende Autos seien.

1. Was ist LiDAR?

LiDAR (Light Detection And Ranging) ist das Produkt der Kombination von Lasertechnologie, elektronischer Technologie und Signalverarbeitungstechnologie. Ein Standard-Lidar-System enthält eine Anregungsquelle, einen Laser, einen optischen Detektor, eine Signalaufbereitungsschaltung sowie ein Computersteuerungs- und Informationsverarbeitungssystem.

Rotierendes Spiegellaserradar

Quelle: Sensor Expert Network

Velodynes 64-Zeilen-LiDAR

Quelle: Leifeng.com

Seit der ersten Verwendung von Lidar in selbstfahrenden Autos bis heute wurden verschiedene Formen fahrzeugmontierter Lidarsysteme entwickelt. Aus Sicht der mechanischen Struktur können sie in drei Typen unterteilt werden: mechanisch, hybrider Festkörper und reiner Festkörper.

Der übliche zylindrische Lidar, der auf dem Dach eines unbemannten Fahrzeugs installiert ist, ist ein mechanischer Lidar, dessen interner Laser sich um 360 Grad drehen kann, um die Umgebung umfassend zu scannen. Derzeit sind Serienmodelle mit Fahrerassistenzfunktionen mit planaren Laserradaren an der Karosserie ausgestattet, bei denen es sich meist um hybride Festkörperlaserradare handelt.

LiDAR auf dem Dach installiert

Quelle: Baidu

LiDAR scannt die Umgebung

Quelle: Vico.com

Das Funktionsprinzip von Lidar besteht darin, dass die Anregungsquelle auf den Laser einwirkt, der dann einen Laserstrahl auf das Zielobjekt aussendet. Das reflektierte Signal wird dann vom Fotodetektor empfangen. Das empfangene Signal wird nach Durchlaufen der Signalaufbereitungsschaltung zur umfassenden Informationsverarbeitung an das Computersteuerungs- und Informationsverarbeitungssystem gesendet.

Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, dass zunächst der Laser ausgesendet und dann empfangen wird. Anschließend wird das empfangene Signal verarbeitet, um schließlich Entfernung, Standort, Höhe und Geschwindigkeit des Zielobjekts zu bestimmen, sein Aussehen zu bestimmen und eine vorläufige Beurteilung des Materials vorzunehmen usw. In gewisser Weise ist Lidar wie das Sonarsystem einer Fledermaus, das sowohl über Mess- als auch über Scanfunktionen verfügt.

Quelle: Qilu Laser Sharing Industriepark

Beim autonomen Fahren sendet und empfängt Lidar kontinuierlich Laserstrahlen, um Informationen über die Umgebung zu erhalten und diese an einen Computer zu senden. Dieser verarbeitet diese Informationen dann mit Informationen von anderen Sensoren, sodass das System die richtigen Entscheidungen treffen kann, beispielsweise zum Bremsen, Vermeiden von Hindernissen, Auswählen der optimalen Route usw.

Quelle: CSDN

2. Welche Technologie nutzt ein selbstfahrendes Auto?

Die meisten intelligenten Autos auf dem Markt mit fortschrittlichen Fahrassistenzfunktionen verwenden Millimeterwellenradar, Ultraschallradar und Kameras, um Objekte in der Umgebung wahrzunehmen und zu identifizieren. Am Beispiel von Tesla werden derzeit vor allem Kameras zur Erfassung der Umgebung eingesetzt, kombiniert mit Ultraschallradaren und Millimeterwellenradaren, die rund um die Karosserie des Autos installiert sind, um alle Richtungen im Auge zu behalten und alle Richtungen zu hören.

Verwendung von mmWave-Radar zur Überwachung von Gesten

Quelle: Hackaday

Tesla hat an der Karosserie seines Autos eine Vielzahl von Kameras und Sensoren angebracht. Obwohl „drei Schuster besser sind als einer, Zhuge Liang“, kommt es immer noch hin und wieder zu Unfällen mit den selbstfahrenden Autos von Tesla. Dies liegt vor allem daran, dass Tesla sich hauptsächlich auf die visuelle Wahrnehmung verlässt und verschiedene Szenen auf der Straße im Voraus lernt. Es kann keine speziellen Szenen erkennen, die es nicht gelernt hat. Auch bei anderen Arten von Radarsensoren gibt es Probleme mit der Genauigkeit und der Anwendbarkeit auf bestimmte Szenen.

Erfassungsbereich und Reichweite des Elektroautos von Tesla

Quelle: Tesla

Bei Verwendung von Lidar kann das System Hindernisse genauer erkennen und Informationen präziser erfassen. Der im Auto installierte Chip kann auf Grundlage der umfangreichen Informationen präzisere Anweisungen geben.

Bei der Analyse der Technologieentwicklungen für autonomes Fahren verschiedener relevanter Hersteller im In- und Ausland zielen IT-Unternehmen wie Google und Baidu direkt auf die Realisierung vollständig autonomen Fahrens ab. Autohersteller wie BMW, GM, Ford, Volvo und Tesla hoffen, den Übergang vom assistierten Fahren zu vollintelligenten Autos schrittweise zu vollziehen, und sie vertreten unterschiedliche Ansichten darüber, ob Lidar-Lösungen eingeführt werden sollen.

3. Für LiDAR ist der Einstieg in den Markt für autonomes Fahren schwierig

Angesichts der vielen Vorteile von Lidar stellt sich die Frage, warum sich die Hersteller selbstfahrender Autos nicht für den Einsatz dieser Technologie entscheiden. Der Hauptgrund ist, dass es teuer ist.

In den Anfangsjahren verwendeten, mit Ausnahme von Tesla, fast alle ausgereiften Lösungen für selbstfahrende Autos 64-Bit-Lidar, das etwa 700.000 RMB kostet. Ein kleines Radargerät entspricht einem Auto oder sogar mehreren Autos. Für die meisten Verbraucher sollten autonome Fahrfunktionen nicht den Großteil der Autokosten ausmachen. Bei einem Autowert von 300.000 Yuan klingt es akzeptabel, 100.000 Yuan für das selbstfahrende Auto zu bezahlen. Doch wenn man für ein Auto im Wert von einer Million Yuan 700.000 oder 800.000 Yuan zahlt, ist das ein bisschen so, als würde man den Sarg kaufen und die Perle zurückgeben.

LiDAR-Preis repräsentativer Hersteller

Da in letzter Zeit immer mehr Hersteller auf den Markt kommen, ist der Preis für Lidar-Sensoren zwar allmählich gesunken, aber der Preis von fast 1.000 US-Dollar pro Einheit ist im Vergleich zu anderen Sensoren an der Fahrzeugkarosserie immer noch zu hoch. Darüber hinaus benötigt ein Fahrzeug mehr als ein Lidar, um ein höheres Maß an autonomem Fahren zu erreichen. Nehmen Sie als Beispiel die Alpha S Huawei HI-Version. Dieses Modell verwendet 3 Lidar-, 13 Kameras, 6 Millimeterwellenradare und 12 Ultraschallradare.

LiDAR-Installationsstatus repräsentativer Modelle

Quelle｜Siehe Wasserzeichen

Millionenschwere Modelle wie der Audi A8 haben lediglich das Level L3 erreicht, also bedingt autonomes Fahren, nicht aber voll ausgereiftes autonomes Fahren, das keinerlei menschliche Kontrolle mehr erfordert.

Nur durch eine kontinuierliche Kostensenkung bei LiDAR ist eine Produktion im großen Maßstab möglich. Selbst wenn die Kostenfrage künftig gelöst wird, müssen die Hersteller die Software weiterhin an Lidar anpassen. Guidehouse, ein öffentliches und kommerzielles Beratungsunternehmen, hat eine umfassende Bewertung von 15 globalen Unternehmen im Bereich autonomes Fahren anhand von Technologie, F&E-Fortschritt, Produktportfolio und anderen Dimensionen durchgeführt. Guidehouse unterteilt diese Unternehmen in vier Ebenen: „Leaders“, „Contenders“, „Challengers“ und „Followers“. Unter ihnen ist Baidu das einzige chinesische Unternehmen auf der Liste der führenden Unternehmen.

Die neueste Wettbewerbsliste für autonomes Fahren

Quelle: Guidehouse

Wenn LiDAR populär werden soll, wird China als Land, das technologische Innovationen wie autonomes Fahren fördert, eine wichtige Rolle spielen. Dies erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen inländischen Hightech-Unternehmen für autonomes Fahren, Fahrzeugherstellern, IT-Unternehmen sowie LiDAR-Forschungs- und Entwicklungsunternehmen, um sich auf die Überwindung technischer Schwierigkeiten und praktischer Anwendungsprobleme zu konzentrieren, darunter die Verbesserung der Messgenauigkeit und -reichweite, der Winkelauflösung, der Erhöhung der Punktwolkendichte und -stabilität und der Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Radars gegenüber Umwelteinflüssen usw.

LiDAR sind die hellsten Augen, die derzeit in selbstfahrenden Autos installiert werden können. Mit zunehmender technologischer Entwicklung werden diese leuchtenden Augen unweigerlich in jedem Auto eines Haushalts installiert. Es ist nicht schwer, sich vorzustellen, dass in nicht allzu ferner Zukunft LiDAR an Popularität gewinnen wird und wirklich selbstfahrende Autos in Tausenden von Haushalten Einzug halten werden.