Gelişmiş sürücü destek sistemleri (ADAS), büyüme ve inovasyon için büyük bir itici güçtür. algılayıcı pazar. ADAS araçlarına yönelik sensör pazarının, radarların öncülüğünde 22.4 yılında 2025 milyar dolara ulaşması bekleniyor. Yole Gelişimi (Yole). 2025 yılında radar gelirinin 9.1 milyar dolara ulaşması beklenirken, bugün nispeten küçük bir pazar olmasına rağmen LiDAR gelirinin 1.7 milyar dolara çıkacağı tahmin ediliyor. ADAS'taki LiDAR, 1.5 yılında otomotiv ve endüstriyel LiDAR pazarının yalnızca %2020'ini temsil etse de Yole'ye göre ADAS payının 41'da %2026'e ulaşması bekleniyor.
Genel olarak radar, bir nesnenin varlığını ve menzilini belirlemek için bir nesneden yansıyan bir sinyal göndererek çalışır. Sistem, belirli bir frekansta bir sinyal göndererek geri dönüş frekansını analiz eder. ADAS için olası Doppler etkisi de dahil olmak üzere ikisi arasındaki fark, engellerin konumunu, mesafesini ve hızını belirler.
Radar aynı zamanda çevredeki ortamı da tarayabilmektedir. Bu nedenle, karanlıkta ve olumsuz hava koşullarında çalışması ve nispeten ucuz olması nedeniyle çarpışmayı önleme gibi uygulamalar için kritik bir sensör haline gelmiştir.
Benzer şekilde, LiDAR bir algılamadır teknoloji Asıl görevi nesneleri tespit etmek ve mesafelerini haritalandırmaktır. Bu, bir hedefin optik bir darbe (genişliği birkaç nanosaniyeden birkaç mikrosaniyeye kadar değişen) ile aydınlatılması ve yansıyan geri dönüş sinyalinin özelliklerinin ölçülmesiyle gerçekleştirilir.
Geri dönen ışık sinyallerinden yararlı bilgilerin çıkarılmasına yönelik temel faktörler, darbe gücü, gidiş-dönüş süresi, faz kayması ve darbe genişliğidir. Birkaç farklı LiDAR sistemi mevcut olmasına rağmen, bunlar ışın yönlendirme tipine göre iki kategoriye ayrılabilir: mekanik ve optik LiDAR'lar.
Mekanik bir LiDAR, 360°'ye kadar geniş bir görüş alanı (FoV) oluşturmak için yüksek kaliteli optiklere ve dönen bir düzeneğe dayanır. İlgili sinyal-gürültü oranı FoV'a göre oldukça mükemmel ancak çözüm hantal ve ağır. Katı hal LiDAR'lar ise dönen mekanik parçalara sahip olmadığından yüksek derecede güvenilirlik sağlar. FoV'leri azalmış olsa da bu sınırlamanın üstesinden gelmenin bir yolu var.
Yole analistleri, otomotiv bağlantısı, otonom, paylaşım/abonelik ve elektrifikasyon (CASE) endüstrisinin bir parçası olarak ADAS pazarının 60'den 2026'ya kadar %6.5 bileşik yıllık büyüme oranıyla 2020'da 2026 milyar doların üzerine çıkmasını bekliyor. 318 yılına kadar 2035 milyar dolara ulaşması bekleniyor.
Bu büyümenin temel faktörlerinden biri sürekli yenilik ve yeni işlevlerin entegrasyonudur. Örnek olarak Yole, Velodyne'nin 80 boyutlu gerçek zamanlı LiDAR'ının piyasaya sürüldüğü 3 yılından bu yana 2005'den fazla LiDAR şirketinin kurulduğunu ve bunların çoğunun yeni teknolojilere dayandığını söyledi.
Daha büyük bir resim için tıklayın. (Kaynak: Yole)
Gerçek katı hal radarı
Bu yeniliklerden biri katı hal LiDAR teknolojisidir. XenomatiXADAS ve otonom sürüş için tasarlanmıştır. Bu yeni çözüm, lazer ışığını bir yönde göndermek, ölçüm almak ve ardından bir sonraki konuma geçmek için sıralı ölçümler kullanan geleneksel optik LiDAR'lara göre temelde farklı bir yaklaşım benimsiyor. Çevredeki senaryoyu adım adım ölçüp elde ediyorlar.
200 metrenin üzerindeki mesafeler ve normal güç tüketimiyle, daha kısa menzil veya yüksek güç kısıtlamaları olmaksızın tüm sahne "tek flaşla" algılanabiliyor. Taramalı LiDAR'ların aksine, yüksek çözünürlüklü nokta bulutları, zaman-uzay düzeltmesi için herhangi bir son işleme ihtiyaç duymaz; bu da çok daha yüksek bir kare hızına olanak tanır ve daha iyi bir düzeltme sağlar.
Sonuç olarak XenomatiX'in LiDAR'ının, geleneksel "noktalama ve ölçme" optik sistemlerinin yaptığı gibi çok hızlı hareket etmesi gerekmiyor. Sahne, herhangi bir tarama yapılmadan tüm ışınlar aynı anda gönderilerek ölçüldüğü için sistemin yüksek çözünürlüklü ölçüm noktaları ızgarasını işlemek için daha fazla zamanı olur.
Günümüzde katı hal teknolojilerine doğru büyük bir eğilim olmasına rağmen çoğu LiDAR sistemi mekaniktir. Dönen başlıklar kullanıyorlar, bu da hacimli, ağır ve pahalı çözümlere yol açıyor. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, çözümün boyutunu küçültmek üzere salınımlı aynalar gibi teknolojiler benimsenmiştir. Ancak yine de biraz mekanik bir cihaz olmaya devam ediyor.
2013 yılında kurulan ve merkezi Leuven, Belçika'da bulunan XenomatiX, bir sistem kullanılarak oluşturulan katı hal LiDAR sistemlerini tanımlamak için "doğru" terimini tanıttı. Yarıiletkentabanlı lazer kaynağı ve dedektörü olup tarama veya hareketli parça içermez. Şirketin yaklaşımı, hareket halindeyken taramaya yönelik bir çözümdür; çünkü tarama sensörleri, tarama modellerinde hareket ederken neden oldukları gecikme süresini ortadan kaldırır.
Bu konsept, hareketi telafi etme ihtiyacını ortadan kaldırdığı için otomotiv uygulamaları için çok uygundur: Tüm ışınlar tam olarak aynı anda gönderilir ve küresel bir perde aracılığıyla tüm noktalar aynı anda alınır.
XenoLidar-X gerçek katı hal LiDAR'ın tasarımı, aydınlatma ve hava koşullarının büyük ölçüde değişebileceği tüm senaryolarda etkilidir. XenomatiX yeni nesil katı hal çözümü, günümüzün en zorlu pazar gereksinimlerine uygun olarak çözünürlüğü yatay ve dikey olarak 15,000° seviyesine kadar artıran, aynı anda projeksiyon yapan 0.15 lazer ışınına sahiptir.
XenomatiX'in XenoLidar-X LiDAR'ı (Kaynak: XenomatiX)
XenomatiX, katı hal LiDAR'larında, geleneksel diyot lazerlerden çok daha iyi, çok iyi dayanıklılık ve kullanım ömrü sağlayan son derece düşük güçlü lazer kaynakları olan dikey boşluklu yüzey yayan lazerleri (VCSEL'ler) kullanır.
Şirketin çözümleri 6D LiDAR'lar olarak biliniyor; bu, mükemmel kaplamayla iki tür çıktı sağladıkları anlamına geliyor. Birincisi, tespit edilen tüm lazer noktalarını içeren bir 3 boyutlu geometri olan bir nokta bulutudur. İkincisi görsel bir 2D kamera görüntüsüdür. Doğası gereği entegre bir kameraya sahip bir LiDAR veya LiDAR performansına sahip ve paralaks hatası olmayan bir kamera olarak görülebilir. Yedekli verilerin mevcudiyeti, güvenlik uygulamalarını destekleyen tamamlayıcı bilgiler sağlayarak sensör füzyonunu mümkün kılar. Altıncı boyut, geri dönen lazer ışığının miktarına bağlı olarak nesnelerin yansıtıcılığıdır.
2D veya 3D modlarında çalışabilen özel olarak tasarlanmış CMOS dedektörü, görsel görüntüyü veya nokta bulutunu işlemek için özel yapay zeka algoritmaları kullanıyor.
XenomatiX buna dört boyutlu yapay zeka diyor, yani x, y ve z koordinatlarının yansıyan lazer ışınının yoğunluğuyla birleştirildiği 4 boyutlu bir alanda desen tanıma işlemi gerçekleştiriyor. Sensör, lazer kapalıyken 2D modunda dedektör olarak da çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Lazer açılırsa sistem, 3 boyutlu ölçümler yapmak ve 3 boyutlu nokta bulutu oluşturmak için aynı pikselleri kullanabilir.
Katı hal LiDAR'lar aynı zamanda otomotiv uygulamalarında önemli bir faktör olan mükemmel güvenilirlik sağlar. Arızalar arasındaki ortalama süre aslında hareketli parçaların bulunmaması, VCSEL'lerin (uzun ömürlü lazerler) kullanılması ve CMOS teknolojisinin olgunluğu nedeniyle çok iyidir.
LiDAR teknolojisi, otomotiv uygulamalarının yanı sıra 3 boyutlu hava ve coğrafi haritalama, fabrikalardaki güvenlik sistemleri, akıllı mühimmat ve gaz analizi için de kullanılabiliyor.
4D görüntüleme radar çipi
ADAS'ın "gözlerinin" iyileştirilmesi, LiDAR'ın ötesine geçerek karmaşık sürüş senaryolarını veya Seviye 4 olarak adlandırılan veya yüksek otomasyonu idare edebilen yeni sensörleri içerecek şekilde uzanır.
Geliştiriciler arasında Vayyar Görüntülemeİsrailli bir sensör uzmanı. Şirketin ADAS için XRR platformu, 4 metreye kadar menzile sahip tek bir 300D görüntüleme radar çipidir. Radar çipi ayrıca harici bir işlemciye ihtiyaç duymadan çalışan 180˚ Görüş Alanı sağlar.
4D özelliği, çipin mesafeyi ve göreceli hızı, nesnelerin azimutunu ve yol seviyesine göre yüksekliğini ölçme yeteneğini ifade ediyor.
48 antenli MIMO dizisi, aynı zamanda AEC-Q100 onaylı ve ASIL-B uyumlu olan yeni platformu destekliyor. RFIC'nin, LiDAR sensörleri gibi harici cihazlara olan ihtiyacı ortadan kaldırdığı, kablolama maliyetlerini, güç tüketimini ve entegrasyon çabalarını azalttığı söyleniyor.
Çok menzilli XRR çipi, 76 ila 81 GHz radar bantlarında çalışır ve bölücüler, kaldırımlar ve park etmiş araçlar gibi statik engellerin yanı sıra hareketli araçlar ve diğer tehlikeleri ayırt edebilir.
Otoparklar gibi düşük hızlı ortamlarda çip, ultra kısa ve kısa menzilli radar görüntüleme algılamayı kullanarak çevredeki yayaları ve engelleri tarar. Daha uzun mesafelerde radar çipi, uyarlanabilir hız sabitleyici, kör nokta tespiti, çarpışma uyarısı, çapraz trafik uyarıları ve otonom acil frenleme gibi ADAS uygulamalarına olanak tanıyor.
Vayyar'ın XRR çipli anakartı (Kaynak: Vayyar Imaging)
4D görüntüleme radarı yaklaşık 500 sanal kanal sağlar (geleneksel radardaki tek kanalın aksine). Kameralardan ve LiDAR'lardan farklı olarak 4D görüntüleme radarı sis, şiddetli yağmur ve gece dahil her türlü koşulda çalışır. Daha uzun menzili, daha yüksek düzeyde araç otomasyonuna yönelik gereksinimleri karşılar. Radar ayrıca bir nesnenin araca doğru mu yoksa uzaklaştığını tespit eden Doppler kaymalarını da yakalar.
Ayrıca, kameralardan ve LiDAR'lardan farklı olarak 4D görüntüleme radarı, çevresini taramak için ekolokasyon ve uçuş süresi ölçümü ilkesini kullanır. Radar, 300 metrelik menzilin yanı sıra görüntülemenin çok zor olduğu kar fırtınalarında da iyi performans gösteriyor.
4D sensör, 3D ortamları yükseklik açısından analiz etmek için zaman değişkenlerini kullanır. Bu, yol boyunca sabit nesnelerin tespit edilmesine ve tanımlanmasına yardımcı olabilir.
Aracın etrafındaki yol kenarı ortamını artan hassasiyet ve tanımla tarayabilmek, yerleşik elektroniklerin daha fazla miktarda veriyi yorumlamasına olanak tanıyacak ve ADAS uygulaması için daha yüksek işlem hızları gerektirecektir. Vayyar, sonucun daha fazla güvenilirlik olduğunu söyledi.
Şirketin çip üzerindeki radarı ayrıca harici bir CPU'ya ihtiyaç duymadan gerçek zamanlı sinyal işleme için dahili bir DSP ve MCU'yu da içeriyor.