첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)은 자동차 산업의 성장과 혁신을 이끄는 큰 원동력입니다. 감지기 시장. ADAS 차량용 센서 시장은 레이더가 주도하는 22.4년에 2025억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. Yole 개발(Yole). 2025년에는 레이더 수익이 9.1억 달러에 이를 것으로 예상되며, 오늘날 상대적으로 작은 시장임에도 불구하고 LiDAR 수익은 1.7억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. Yole에 따르면 ADAS의 LiDAR는 1.5년 자동차 및 산업용 LiDAR 시장의 2020%에 불과했지만 ADAS 점유율은 41년에는 2026%에 이를 것으로 예상됩니다.
일반적으로 레이더는 물체에 반사되어 물체의 존재와 범위를 결정하는 신호를 전송하여 작동합니다. 특정 주파수에서 신호를 보내면 시스템이 반환 주파수를 분석합니다. ADAS의 경우 가능한 도플러 효과를 포함하여 둘 사이의 차이가 장애물의 위치, 거리 및 속도를 결정합니다.
레이더는 또한 주변 환경을 스캔할 수 있습니다. 따라서 어둡고 악천후 조건에서 작동하고 상대적으로 저렴하기 때문에 충돌 회피와 같은 응용 분야에서 중요한 센서가 되었습니다.
마찬가지로 LiDAR도 감지 장치입니다. technology 주요 임무는 물체를 감지하고 거리를 매핑하는 것입니다. 이는 광 펄스(폭이 수 나노초에서 수 마이크로초까지임)로 대상을 조명하고 반사된 반사 신호의 특성을 측정함으로써 달성됩니다.
반환된 광 신호에서 유용한 정보를 추출하기 위한 핵심 요소는 펄스 전력, 왕복 시간, 위상 편이 및 펄스 폭입니다. 몇 가지 다른 유형의 LiDAR 시스템을 사용할 수 있지만 빔 조정 유형과 관련하여 기계식 및 광학식 LiDAR의 두 가지 범주로 그룹화할 수 있습니다.
기계식 LiDAR는 고급 광학 장치와 회전 어셈블리를 사용하여 최대 360°의 넓은 시야(FoV)를 생성합니다. 관련된 신호 대 잡음비는 FoV에 비해 상당히 우수하지만 솔루션은 부피가 크고 무겁습니다. 반면에 솔리드 스테이트 LiDAR는 회전하는 기계 부품이 없기 때문에 높은 수준의 신뢰성을 제공합니다. FoV가 감소하더라도 이러한 한계를 극복할 수 있는 방법이 있습니다.
Yole 분석가들은 ADAS 시장이 60년부터 2026년까지 6.5%의 연평균 복합 성장률로 2020년에 2026억 달러 이상에 도달할 것으로 예상합니다. 318년까지 2035억 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
이러한 성장의 핵심 동인은 지속적인 혁신과 새로운 기능의 통합입니다. 예를 들어 욜은 벨로다인의 80D 실시간 라이더가 3년 도입된 이후 2005개 이상의 라이더 기업이 설립됐으며 그 중 상당수가 신기술을 기반으로 하고 있다고 말했다.
더 큰 이미지를 보려면 클릭하세요. (출처: 욜)
진정한 솔리드 스테이트 레이더
이러한 혁신 중 하나는 솔리드 스테이트 LiDAR 기술입니다. 제노마티X, ADAS 및 자율 주행을 위해 설계되었습니다. 이 새로운 솔루션은 순차적 측정을 사용하여 한 방향으로 레이저 광을 보내고 측정을 수행한 다음 다음 위치로 이동하는 기존 광학 LiDAR와 관련하여 근본적으로 다른 접근 방식을 취합니다. 주변 시나리오를 단계별로 측정하고 획득합니다.
200미터 이상의 범위와 일반적인 소비 전력으로 전체 장면을 단거리나 고출력의 제약 없이 "한 번 플래시"로 감지할 수 있습니다. 스캐닝 LiDAR와 달리 고해상도 포인트 클라우드는 시공간 보정을 위한 후처리가 필요하지 않으므로 훨씬 더 높은 프레임 속도를 허용하고 더 나은 보정을 제공합니다.
결과적으로 XenomatiX의 LiDAR는 기존의 "포인트 앤 측정" 광학 시스템처럼 매우 빠르게 움직일 필요가 없습니다. 스캔을 수행하지 않고 모든 빔을 동시에 전송하여 장면을 측정하기 때문에 시스템은 측정 지점의 고해상도 그리드를 처리하는 데 더 많은 시간을 할애합니다.
오늘날 많은 LiDAR 시스템은 기계식이지만 솔리드 스테이트 기술에 대한 큰 추세가 있습니다. 그들은 회전 헤드를 사용하여 부피가 크고 무겁고 값비싼 솔루션을 만듭니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 진동 미러와 같은 기술을 채택하여 솔루션 크기를 축소했습니다. 그러나 그것은 여전히 어느 정도 기계적인 장치로 남아 있습니다.
2013년에 설립되어 벨기에 루벤에 본사를 둔 XenomatiX는 "true"라는 용어를 도입하여 반도체- 기반 레이저 소스 및 감지기 및 스캐닝 또는 움직이는 부품이 없습니다. 이 회사의 접근 방식은 스캔 패턴을 따라 이동할 때 스캔 센서로 인해 발생하는 지연 시간을 제거하기 때문에 움직이는 동안 스캔하는 솔루션입니다.
이 개념은 모션을 보정할 필요가 없기 때문에 자동차 애플리케이션에 매우 적합합니다. 모든 빔이 정확히 동시에 전송되어 글로벌 셔터를 통해 모든 포인트를 동시에 획득합니다.
XenoLidar-X 트루 솔리드 스테이트 LiDAR의 설계는 조명과 기상 조건이 크게 달라질 수 있는 모든 시나리오에서 효과적입니다. XenomatiX 차세대 솔리드 스테이트 솔루션은 15,000개의 레이저 빔을 동시에 투사하여 오늘날 가장 까다로운 시장 요구 사항에 따라 수평 및 수직 0.15° 수준으로 해상도를 향상시킵니다.
XenomatiX의 XenoLidar-X LiDAR(출처: XenomatiX)
솔리드 스테이트 LiDAR에서 XenomatiX는 기존 다이오드 레이저보다 훨씬 우수한 내구성과 수명을 제공하는 초저전력 레이저 소스인 수직 공동 표면 방출 레이저(VCSEL)를 사용합니다.
이 회사의 솔루션은 6D LiDAR로 알려져 있습니다. 즉, 완벽한 오버레이로 두 가지 유형의 출력을 제공합니다. 첫 번째는 감지된 모든 레이저 스폿을 포함하는 3D 형상인 포인트 클라우드입니다. 두 번째는 시각적 2D 카메라 이미지입니다. 본질적으로 통합된 카메라가 있는 LiDAR 또는 시차 오류가 없는 LiDAR 성능을 갖춘 카메라로 볼 수 있습니다. 중복 데이터의 가용성은 센서 융합을 가능하게 하여 안전 애플리케이션을 지원하는 보완 정보를 제공합니다. 여섯 번째 차원은 반환된 레이저 광의 양을 기반으로 한 물체의 반사율입니다.
2D 또는 3D 모드에서 작동할 수 있는 특별히 설계된 CMOS 검출기는 독점적인 AI 알고리즘을 사용하여 시각 이미지 또는 포인트 클라우드를 처리합니다.
XenomatiX는 이를 4차원 AI라고 부릅니다. 즉, x, y, z 좌표가 반사된 레이저 빔의 강도와 결합되는 2D 공간에서 패턴 인식을 수행한다는 의미입니다. 센서는 레이저가 꺼져 있을 때 3D 모드에서 감지기로도 작동하도록 설계되었습니다. 레이저가 켜져 있으면 시스템은 동일한 픽셀을 사용하여 3D 측정을 수행하고 XNUMXD 포인트 클라우드를 생성할 수 있습니다.
솔리드 스테이트 LiDAR는 또한 자동차 애플리케이션의 핵심 요소인 우수한 신뢰성을 제공합니다. 평균 고장 시간은 실제로 움직이는 부품이 없고 VCSEL(수명이 긴 레이저)의 사용 및 CMOS 기술의 성숙으로 인해 매우 좋습니다.
자동차 애플리케이션 외에도 LiDAR 기술은 3D 항공 및 지리 매핑, 공장의 안전 시스템, 스마트 탄약 및 가스 분석에 사용할 수 있습니다.
4D 이미징 레이더 칩
ADAS의 "눈"을 개선하는 것은 LiDAR를 넘어 복잡한 운전 시나리오, 즉 레벨 4 또는 고도의 자동화를 처리할 수 있는 새로운 센서를 포함하도록 확장됩니다.
개발자 중에는 베이야 이미징, 이스라엘 센서 전문가. 회사의 ADAS용 XRR 플랫폼은 최대 4미터 범위의 단일 300D 이미징 레이더 칩입니다. 레이더 칩은 또한 외부 프로세서 없이 작동하는 180˚ FoV를 제공합니다.
4D 기능은 거리와 상대 속도를 측정하는 칩의 기능과 도로 수준에 대한 물체의 방위각 및 높이를 측정하는 기능을 나타냅니다.
48개 안테나 MIMO 어레이는 AEC-Q100 인증 및 ASIL-B 호환인 새로운 플랫폼을 지원합니다. RFIC는 LiDAR 센서와 같은 외부 장치의 필요성을 제거하여 케이블링 비용, 전력 소비 및 통합 노력을 줄인다고 합니다.
다중 범위 XRR 칩은 76~81GHz 레이더 대역에서 작동하며 이동 차량 및 기타 위험과 함께 분할기, 연석 및 주차된 차량과 같은 정적 장애물을 구별할 수 있습니다.
주차장과 같은 저속 환경에서 칩은 초단거리 및 근거리 레이더 이미징 감지를 사용하여 보행자와 장애물에 대해 주변을 스캔합니다. 더 먼 거리에서 레이더 칩은 적응형 크루즈 컨트롤, 사각지대 감지, 충돌 경고, 교차 교통 경고 및 자율 비상 제동과 같은 ADAS 애플리케이션을 가능하게 합니다.
Vayyar의 XRR 칩이 있는 보드(출처: Vayyar Imaging)
4D 이미징 레이더는 거의 500개의 가상 채널을 제공합니다(기존 레이더의 한 채널과 반대). 카메라 및 LiDAR와 달리 4D 이미징 레이더는 안개, 폭우 및 야간을 포함한 모든 조건에서 작동합니다. 더 긴 범위는 더 높은 수준의 차량 자동화 요구 사항을 충족합니다. 레이더는 또한 물체가 차량 쪽으로 움직이는지 멀어지는지를 감지하는 도플러 이동을 포착합니다.
또한 카메라 및 LiDAR와 달리 4D 이미징 레이더는 반향 측위와 비행 시간 측정 원리를 사용하여 주변을 스캔합니다. 레이더는 300미터 범위와 함께 이미징이 매우 어려운 눈보라에서도 잘 작동합니다.
4D 센서는 시간 변수를 사용하여 고도에 대한 3D 환경을 분석합니다. 이는 도로를 따라 정지해 있는 물체를 감지하고 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
증가하는 정밀도와 정의로 차량 주변의 도로변 환경을 스캔할 수 있으면 온보드 전자 장치가 더 많은 양의 데이터를 해석할 수 있으므로 ADAS 응용 프로그램에 더 높은 처리 속도가 필요합니다. Vayyar는 그 결과 신뢰성이 더 높아졌다고 말했습니다.
회사의 레이더 온칩은 또한 외부 CPU 없이 실시간 신호 처리를 위해 내부 DSP와 MCU를 통합합니다.