LiDAR solid-state menawarkan solusi penginderaan otomotif yang lebih sederhana

XenomatiX berbasis Leuven menyediakan apa yang disebutnya "true solid- menyatakan sensor LiDAR” berdasarkan konsep laser multi-sinar dan teknologi semikonduktor yang bebas risiko dan skalabel.

Aplikasi otomotif yang menantang, seperti ADAS dan pengemudian otonom, memerlukan solusi canggih untuk deteksi jangkauan dan objek. Di antaranya, peran yang relevan dimainkan oleh sistem LiDAR (deteksi dan jangkauan cahaya). Juga dikenal sebagai time-of-flight (ToF), pemindai laser atau radar laser, LiDAR adalah teknologi penginderaan yang tugas utamanya adalah mendeteksi objek dan memetakan jaraknya. Ini dicapai dengan menerangi target dengan pulsa optik (yang lebarnya berkisar dari beberapa nanodetik hingga beberapa mikrodetik) dan mengukur karakteristik sinyal balik yang dipantulkan. Faktor kunci untuk mengekstrak informasi yang berguna dari sinyal cahaya yang dikembalikan adalah kekuatan pulsa, waktu pulang pergi, pergeseran fasa, dan lebar pulsa. Meskipun beberapa jenis sistem LiDAR yang berbeda tersedia, mereka dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori sehubungan dengan jenis kemudi balok:LiDAR mekanis dan optik. LiDAR mekanis mengandalkan optik bermutu tinggi dan rakitan berputar untuk menciptakan bidang pandang (FOV) yang luas, hingga 360°. Rasio signal-to-noise (SNR) yang terkait cukup baik di atas FOV, tetapi solusinya besar dan berat. Sebaliknya, LiDAR solid-state tidak memiliki bagian mekanis yang berputar, memberikan tingkat keandalan yang tinggi. Meskipun FOV mereka berkurang, ada cara untuk mengatasi keterbatasan ini.

Artikel ini akan memperkenalkan teknologi LiDAR baru yang dikembangkan oleh XenomatiX yang disebut true solid-state untuk ADAS, mengemudi otonom, dan aplikasi jalan lainnya. Perlu dicatat bahwa, selain aplikasi otomotif, teknologi LiDAR dapat dimanfaatkan untuk pemetaan udara dan geografis 3D, sistem keselamatan di pabrik, amunisi pintar, dan analisis gas.

Pendekatan XenomatiX

Saat ini, sebagian besar sistem LiDAR bersifat mekanis. Mereka menggunakan kepala pemintal yang menghasilkan solusi besar, berat dan mahal. Untuk mengatasi keterbatasan ini, teknologi seperti cermin berosilasi telah diadopsi untuk memperkecil ukuran solusi. Namun, itu masih tetap merupakan perangkat yang agak mekanis. Sejak awal, filosofi XenomatiX adalah, dalam aplikasi otomotif, satu-satunya bagian yang bergerak adalah kendaraan.

Selama wawancara dengan EE Times Europe , Filip Geuens, CEO XenomatiX, mengatakan, “Otomotif memiliki persyaratan yang sangat berbeda, ini tentang biaya, ukuran, dan keandalan. Teknologi LiDAR harus dipilih sebagai fungsi dari ketiga faktor utama ini. Itulah mengapa kami merasa dioda laser sementara dan bagian mekanis yang bergerak bukanlah jalan ke depan.”

Perusahaan, yang didirikan pada 2013 dan berkantor pusat di Leuven, Belgia, memperkenalkan istilah "benar" untuk mengidentifikasi sistem LiDAR solid-state yang dibuat menggunakan sumber dan detektor laser berbasis semikonduktor dan tanpa memindai atau memindahkan bagian. Solusi baru ini mengambil pendekatan yang berbeda secara fundamental sehubungan dengan LiDAR optik konvensional, yang menggunakan pengukuran berurutan untuk mengirim sinar laser ke satu arah, melakukan pengukuran, dan kemudian beralih ke posisi berikutnya. Mereka mengukur dan memperoleh skenario di sekitarnya dengan cara selangkah demi selangkah.

“Karena mekanisme pemindaian adalah titik lemah dari sistem LiDAR, pendekatan XenomatiX adalah untuk menghilangkan mekanisme pemindaian yang memperkenalkan kemampuan multi-sinar, yang mengirimkan ribuan sinar laser secara bersamaan.” kata Geuens. “Ini adalah inovasi sejati yang kami banggakan.”

Seluruh pemandangan dapat dideteksi dalam “satu kilatan” tanpa kendala jarak pendek atau daya tinggi, dengan rentang lebih dari 200 meter dan konsumsi daya normal. Selain itu, tidak seperti pemindaian LiDAR, point cloud resolusi tinggi tidak memerlukan perawatan pasca-pengobatan untuk koreksi ruang-waktu, memungkinkan frekuensi gambar yang jauh lebih tinggi dan memberikan koreksi yang lebih baik.

Akibatnya, LiDAR XenomatiX tidak harus bergerak sangat cepat, seperti sistem optik "titik dan ukur" konvensional. Karena semua pemandangan diukur dengan mengirimkan semua sinar secara bersamaan tanpa melakukan pemindaian apa pun, sistem memiliki lebih banyak waktu untuk memproses kisi titik pengukuran resolusi tinggi.

“Kami tidak membutuhkan laser tercepat, karena kami memiliki LiDAR yang bekerja dalam mode rana global, yang berarti ia melihat seluruh pemandangan dalam satu bidikan, dalam satu bingkai,” kata Geuens. “Ini melibatkan beberapa manfaat bagus:sistem kami tidak terpengaruh oleh gerakan kabur, dan kami tidak memerlukan driver laser yang sangat kuat yang dapat mengirimkan pulsa nanodetik.”

Pendekatan yang diadopsi oleh XenomatiX adalah solusi untuk pemindaian saat bergerak karena menghilangkan jeda waktu yang disebabkan oleh sensor pemindaian saat mereka bergerak melalui pola pemindaiannya. Faktanya, konsep ini sangat cocok untuk aplikasi otomotif, karena menghilangkan kebutuhan untuk mengkompensasi gerakan:semua balok dikirim pada waktu yang sama, memperoleh semua titik pada waktu yang sama melalui global rana. Gambar 1 menunjukkan XenoLidar-X, solusi yang berdiri sendiri tanpa bagian yang bergerak yang dapat digunakan baik untuk pengemudian otonom maupun aplikasi industri. Desain ini terbukti efektif dalam semua skenario di mana kondisi pencahayaan dan cuaca dapat sangat bervariasi. Ini adalah solusi solid-state generasi XenomatiX, menampilkan 15.000 sinar laser yang kami proyeksikan secara bersamaan. Hal itu meningkatkan resolusi ke tingkat 0,15° horizontal dan vertikal, sejalan dengan persyaratan pasar yang paling menuntut saat ini.

Gambar 1:XenoLidar-X (solid-state)

Dalam LiDAR solid-state, XenomatiX menggunakan VCSEL (vertical-cavity surface-emitting lasers), yang terkenal sebagai sumber laser berdaya rendah yang memberikan daya tahan dan harapan masa pakai yang sangat baik, jauh lebih baik daripada laser dioda tradisional.

“Karena kami memiliki lebih banyak waktu untuk mengukur, kami masih dapat menempatkan energi yang cukup dalam sinar laser untuk juga melakukan pengukuran jarak jauh,” kata Geuens.

LiDAR XenomatiX dikenal sebagai LiDAR 6D, artinya mereka menyediakan dua jenis output dengan overlay sempurna. Yang pertama adalah titik awan, geometri 3D yang mencakup semua titik laser yang terdeteksi. Yang kedua adalah gambar kamera 2D visual. Ini dapat dilihat sebagai LiDAR dengan kamera bawaan, atau kamera dengan kinerja LiDAR dan tidak ada kesalahan paralaks. Ketersediaan data yang berlebihan memungkinkan penggabungan sensor, memberikan informasi pelengkap yang sangat mendukung aplikasi keselamatan. 6 dimensi adalah reflektifitas objek, berdasarkan jumlah sinar laser yang dikembalikan.

“Detektor kami adalah jenis CMOS khusus, ini adalah piksel yang kami rancang sendiri. Ini seperti kamera CMOS yang dapat beroperasi dalam mode tiga dimensi, memberikan koordinat setiap titik yang terdeteksi, ”kata Geuens. “Itu juga dapat beroperasi dalam mode dua dimensi, memberikan gambar visual. Gambar visual dan point cloud dikirim ke ECU pusat, tempat mereka diproses untuk ruang bebas atau deteksi objek menggunakan algoritme AI yang dipatenkan.”

XenomatiX menyebutnya AI empat dimensi, artinya ia melakukan pengenalan pola dalam ruang empat dimensi, di mana koordinat x, y, z, digabungkan dengan intensitas sinar laser yang dipantulkan. Sensor telah dirancang untuk juga berfungsi sebagai detektor dalam mode 2D saat laser dimatikan. Jika laser diaktifkan, sistem dapat menggunakan piksel yang sama untuk melakukan pengukuran 3D dan menghasilkan titik awan tiga dimensi. LiDAR solid-state juga memberikan keandalan yang sangat baik, yang merupakan faktor kunci dalam aplikasi otomotif. Mean Time Between Failure (MTBF) sebenarnya sangat baik karena tidak adanya bagian yang bergerak, penggunaan VCSEL (yang merupakan laser dengan masa pakai yang lama), dan karena kematangan teknologi CMOS.

Seperti yang disebutkan sebelumnya, keunggulan yang ditawarkan oleh LiDAR yang memiliki bagian yang bergerak adalah bidang pandang yang luas, yang dapat diperluas hingga 360 derajat. Kepala berputar memungkinkan melihat ke segala arah. LiDAR XenomatiX masih dapat mencapai FOV yang luas dengan menggabungkan beberapa modul untuk mendapatkan cakupan yang lebih tinggi. Beberapa unit LiDAR dapat ditempatkan di sudut kendaraan agar tidak memiliki zona buta.

Dengan desain yang fleksibel dan modular, XenomatiX dapat menawarkan sensor kecil, ringan, dan tahan masa depan untuk integrasi yang mudah. Perusahaan memiliki kemitraan berkelanjutan dengan pemasok otomotif Tier I, seperti AGC, Marelli, Kautex, dan lainnya untuk mengembangkan solusi LiDAR yang lengkap, dapat disesuaikan, modular, dan fleksibel. Kemitraan ini akan mempromosikan integrasi LiDAR ke dalam kaca depan, jendela belakang, kisi-kisi, lampu depan, lampu belakang, dan bumper kendaraan.

>> Artikel ini awalnya diterbitkan di situs saudara kami, EE Kali Eropa.

Konten Terkait:

• Memahami pilihan panjang gelombang dalam sistem LiDAR
• Pakar ADAS mempertimbangkan integrasi sensor di kendaraan masa depan
• Apa yang mendorong perubahan dalam sistem elektronik otomotif
• Teknologi waktu penerbangan menjanjikan peningkatan akurasi
• Kota pintar:kasus lidar dalam sistem transportasi cerdas

Untuk lebih banyak Tertanam, berlangganan buletin email mingguan Tertanam.