Лидарные датчики и будущее автономных автомобилей

Датчики, использующие лидар («light detection and ranging» - идентификация и определение дальности с помощью света), работают как радарные системы, с той лишь разницей, что они используют лазерное излучение вместо радиоволн.

Технология лидар основывается на применении ближнего ИК-диапазона для обнаружения объектов вокруг автомобиля. Преимущество лазерного радара заключается в том, что он может генерировать точные трехмерные изображения: от автомобилей до светофоров и пешеходов, в широком диапазоне условий и при различных уровнях освещения.

Компания Velodyne Lidar, ведущий производитель лидарных датчиков (другое название "лазерные локаторы"), разработала продукт, стоимость которого составляет лишь сотую часть той, что была до сих пор. Такое резкое падение цен на датчики, лежащие в основе конструкции многих автономных автомобилей, может ускорить развитие беспилотных транспортных средств.

Большинство современных автономных транспортных средств оснащено датчиками двух основных типов: камеры и радары.

В новом беспилотном автомобиле премиум-класса Legend от Honda Motor, оснащенном первой в мире сертифицированной технологией автономного вождения 3-го уровня, используются лидарные датчики.

Лидарный датчик Velodyne на автономном испытательном автомобиле в Калифорнии (справа); визуализация лидара Luminar на роботизированном такси (вверху слева); и датчик Aeva помогающий беспилотным транспортным средствам «видеть" дорогу.

Однако генеральный директор Tesla Илон Маск, как известно, выступает потив лазерных локаторов. В 2019 году он заявил, что это "дорогие и бесполезные датчики", и назвал их "кучей дорогих примочек".

Такая неприязнь Маска по отношению к лидарной технологии главным образом объясняется тем, что такие датчики долгое время оставались очень дорогими. Комплект для одного транспортного средства стоил целых 70 000 долларов. Он утверждал, что для систем технического зрения беспилотных автомобилей достаточно применять высокотехнологичные камеры.

Действительно, самое большое препятствие на пути к широкому распространению лидаров заключалось в их экономической нецелесообразности.

Однако технологические инновации в значительной степени опровергли предположение, лежащее в основе аргумента Маска. Генеральный директор Velodyne Ананд Гопалан считает, что взгляд Маска на лидарные технологии «устарел на пять-шесть лет».

Гопалан сомневается, что в вопросе обеспечения безопасности вождения разумно полагаться исключительно на один тип компонентов. "Когда вы едете со скоростью 100 километров в час, убираете руку с руля и отключаете мозг... можете ли себе позволить полагаться на всего лишь один датчик?" - прокомментировал он.

Velodyne удалось резко снизить затраты на производство своих лазерных локаторов, разработав твердотельные лидары. Новый подход к технологии помог уменьшить размер датчиков, исключить движущиеся части в оптических механизмах и сделать возможным массовое производство, что в итоге снизило затраты.

Новую модель компании - самую маленькую на сегодняшний день - можно продавать в больших объемах по цене около 100 долларов за единицу. Сенсорная система, состоящая из нескольких лидаров, способна охватить 360 градусов вокруг автомобиля.

По мере дальнейшего снижения затрат на изготовление лазерных локаторов в силу массового производства общая стоимость лидаров на одно транспортное средство, вероятно, упадет еще больше.

Luminar Technologies - американский стартап-разработчик автомобильных датчиков и программного обеспечения - также разработал недорогие лидарные датчики по цене от 500 до 1000 долларов.

Высокопроизводительные лидарные датчики Luminar способны точно обнаруживать объекты перед автомобилем на расстоянии до 250 метров и "видеть" обстановку вокруг транспортного средства с точностью восприятия до нескольких сантиметров. Такие датчики также могут обнаруживать темные объекты, такие как черные мусорные мешки или человек в черной одежде, даже на дорогах с минимальной отражающей способностью.

Немецкая Daimler, шведская Volvo Cars, израильское подразделение Intel Mobileye и исследовательское подразделение Toyota Motor применили лидарные датчики Luminar в своих беспилотных прототипах.