ホーム » 製品 » 電子製品 » ADASは、LiDARおよびレーダーセンサーの革新を推進します

ADASは、LiDARおよびレーダーセンサーの革新を推進します

Posted by: castingdie 2021-09-22 ADASは、LiDARおよびレーダーセンサーの革新を推進します はコメントを受け付けていません

先進運転支援システム(ADAS)は、 センサー 市場。 によると、ADAS車両のセンサー市場は、レーダーを中心に22.4年に2025億ドルに達すると予想されています。 YoleDéveloppement(Yole)。 2025年には、レーダーの収益は9.1億ドルに達すると予想され、今日の市場は比較的小さいにもかかわらず、LiDARの収益は1.7億ドルに成長すると予測されています。 Yoleによると、ADASのLiDARは1.5年の自動車および産業用LiDAR市場の2020%にすぎませんが、ADASのシェアは41年には2026%に達すると予想されています。

一般に、レーダーは、物体に当たって跳ね返る信号を送信して、その存在と範囲を決定することによって機能します。 特定の周波数で信号を送信することにより、システムは戻り周波数を分析します。 ADASの場合、考えられるドップラー効果を含むXNUMXつの違いによって、障害物の位置、距離、速度が決まります。

レーダーは周囲の環境をスキャンすることもできます。 そのため、暗くて悪天候でも機能し、比較的安価であるため、衝突回避などのアプリケーションにとって重要なセンサーになっています。

同様に、LiDARはセンシング技術であり、その主なタスクはオブジェクトを検出し、それらの距離をマッピングすることです。 これは、ターゲットに光パルス(幅が数ナノ秒から数マイクロ秒の範囲)を照射し、反射された戻り信号の特性を測定することによって実現されます。

返された光信号から有用な情報を抽出するための重要な要素は、パルスパワー、ラウンドトリップ時間、位相シフト、およびパルス幅です。 いくつかの異なるタイプのLiDARシステムが利用可能ですが、ビームステアリングタイプに関しては、機械的および光学的LiDARのXNUMXつのカテゴリに分類できます。

機械式LiDARは、高品質の光学系と回転アセンブリに依存して、最大360°の広い視野(FoV)を作成します。 関連する信号対雑音比はFoVよりも非常に優れていますが、ソリューションはかさばり、重いです。 一方、ソリッドステートLiDARは、回転する機械部品を備えていないため、高度な信頼性を提供します。 FoVが低下しても、この制限を克服する方法があります。

Yoleのアナリストは、ADAS市場が60年に2026億ドル以上に達し、6.5年から2020年までの年平均成長率が2026%になると予測しています。これは、自動車の接続、自律、共有/サブスクリプション、および電化(CASE)業界の一部です。 318年までに2035億ドルに達すると予測されています。

この成長の主な推進力は、継続的な革新と新機能の統合です。 一例として、Yoleは、ベロダインの80DリアルタイムLiDARが3年に導入されて以来、2005を超えるLiDAR企業が設立されており、その多くは新しいテクノロジーに基づいていると述べています。

ADASは、LiDARおよびレーダーセンサーの革新を推進します

クリックすると大きな画像が表示されます。 (出典:Yole)

真のソリッドステートレーダー

それらの革新のXNUMXつは、 XenomatiX、ADASおよび自動運転用に設計されています。 この新しいソリューションは、従来の光学LiDARとは根本的に異なるアプローチを採用しています。従来の光学LiDARは、順次測定を使用してレーザー光を一方向に送信し、測定を行ってから次の位置に移動します。 彼らは段階的に周囲のシナリオを測定し、取得します。

シーン全体を「ワンフラッシュ」で検出でき、距離が200メートルを超え、通常の消費電力で、短距離や高電力の制約を受けることはありません。 LiDARのスキャンとは異なり、高解像度の点群は時空間補正のために後処理を必要としないため、はるかに高いフレームレートが可能になり、より優れた補正が可能になります。

その結果、XenomatiXのLiDARは、従来の「ポイントアンドメジャー」光学システムのように非常に高速に移動する必要がありません。 シーンはスキャンを実行せずにすべてのビームを同時に送信することによって測定されるため、システムは測定ポイントの高解像度グリッドを処理するためのより多くの時間を持っています。

今日、多くのLiDARシステムは機械式ですが、ソリッドステートテクノロジーへの大きなトレンドがあります。 スピニングヘッドを使用しているため、かさばり、重く、高価なソリューションになります。 これらの制限を克服するために、振動ミラーなどのテクノロジーを採用して、ソリューションのサイズを縮小しました。 しかし、それでもやや機械的な装置のままです。

2013年に設立され、ベルギーのルーヴェンに本社を置くXenomatiXは、「真」という用語を導入して、 半導体ベースのレーザー光源と検出器、スキャンや可動部品なし。 同社のアプローチは、センサーがスキャンパターンを移動するときにセンサーをスキャンすることによって発生する遅延時間をなくすため、移動中にスキャンするためのソリューションです。

このコンセプトは、モーションを補正する必要がないため、自動車のアプリケーションに最適です。すべてのビームがまったく同時に送信され、グローバルシャッターを介してすべてのポイントを同時に取得します。

XenoLidar-X真のソリッドステートLiDARの設計は、照明や気象条件が大幅に変化する可能性があるすべてのシナリオで効果的です。 XenomatiXの次世代ソリッドステートソリューションは、15,000のレーザービームを同時に投射し、今日の最も要求の厳しい市場の要件に合わせて、水平および垂直の0.15°のレベルまで解像度を向上させます。

ADASは、LiDARおよびレーダーセンサーの革新を推進します

XenomatiXのXenoLidar-XLiDAR(出典:XenomatiX)

XenomatiXは、ソリッドステートLiDARで、垂直共振器型面発光レーザー(VCSEL)を使用します。これは、従来のダイオードレーザーよりもはるかに優れた、非常に優れた耐久性と寿命を提供する非常に低出力のレーザー光源です。

同社のソリューションは6DLiDARとして知られており、完璧なオーバーレイを備えた3種類の出力を提供します。 2つ目は、検出されたすべてのレーザースポットを含むXNUMXDジオメトリである点群です。 XNUMXつ目は、視覚的なXNUMXDカメラ画像です。 これは、本質的に組み込まれたカメラを備えたLiDAR、またはLiDARパフォーマンスを備えた視差エラーのないカメラと見なすことができます。 冗長データの可用性により、センサーフュージョンが可能になり、安全アプリケーションをサポートする補足情報が提供されます。 XNUMX次元は、返されたレーザー光の量に基づくオブジェクトの反射率です。

2Dまたは3Dモードで動作できる特別に設計されたCMOS検出器は、独自のAIアルゴリズムを使用して視覚画像または点群を処理します。

XenomatiXはこれを4次元AIと呼んでいます。つまり、x、y、z座標が反射レーザービームの強度と組み合わされた2D空間でパターン認識を実行します。 センサーは、レーザーがオフのときに3Dモードで検出器としても機能するように設計されています。 レーザーがオンになっている場合、システムは同じピクセルを使用して3D測定を実行し、XNUMXD点群を生成できます。

ソリッドステートLiDARは、自動車アプリケーションの重要な要素である優れた信頼性も提供します。 実際、平均故障間隔は、可動部品がないこと、VCSEL(長寿命のレーザー)の使用、およびCMOSテクノロジーの成熟度により、非常に良好です。

自動車用途に加えて、LiDARテクノロジーは、3Dの空中および地理的マッピング、工場の安全システム、スマート弾薬、およびガス分析に使用できます。

4Dイメージングレーダーチップ

ADASの「目」の改善は、LiDARを超えて、複雑な運転シナリオ、いわゆるレベル4、または高度な自動化を処理できる新しいセンサーを含みます。

開発者の中には Vayyar Imaging、イスラエルのセンサースペシャリスト。 同社のADAS用XRRプラットフォームは、最大4メートルの範囲を持つ単一の300Dイメージングレーダーチップです。 レーダーチップは180°FoVも提供し、外部プロセッサを必要とせずに動作します。

4D機能とは、オブジェクトの方位角と道路レベルに対するオブジェクトの高さとともに、距離と相対速度を測定するチップの機能を指します。

48アンテナMIMOアレイは、AEC-Q100認定およびASIL-B準拠の新しいプラットフォームをサポートします。 RFICは、LiDARセンサーなどの外部デバイスの必要性を排除し、ケーブルコスト、電力消費、および統合作業を削減すると言われています。

マルチレンジXRRチップは、76〜81 GHzのレーダー帯域で動作し、仕切り、縁石、駐車中の車両などの静的な障害物と、移動中の車両やその他の危険を区別できます。

駐車場などの低速環境では、チップは超短距離および短距離レーダー画像検出を使用して、歩行者や障害物がないか周囲をスキャンします。 より長い距離では、レーダーチップにより、アダプティブクルーズコントロール、ブラインドスポット検出、衝突警告、クロストラフィックアラート、自律緊急ブレーキなどのADASアプリケーションが可能になります。

ADASは、LiDARおよびレーダーセンサーの革新を推進します

VayyarのXRRチップを搭載したボード(出典:Vayyar Imaging)

4Dイメージングレーダーは、(従来のレーダーの500つのチャネルとは対照的に)4近くの仮想チャネルを提供します。 カメラやLiDARとは異なり、XNUMXDイメージングレーダーは、霧、大雨、夜間など、あらゆる状況で機能します。 そのより長い範囲は、より高いレベルの車両自動化の要件を満たしています。 レーダーは、物体が車両に向かって移動しているか離れているかを検出するドップラーシフトもキャプチャします。

また、カメラやLiDARとは異なり、4Dイメージングレーダーはエコーロケーションと飛行時間測定の原理を使用して周囲をスキャンします。 300メートルの範囲に加えて、レーダーは、イメージングが非常に難しい吹雪でもうまく機能します。

4Dセンサーは、時間変数を使用して3D環境の標高を分析します。 これは、車道に沿った静止物体の検出と識別に役立ちます。

車両周辺の路傍環境をより高い精度と鮮明度でスキャンできるようになると、車載電子機器がより多くのデータを解釈できるようになり、ADASアプリケーションの処理速度が速くなります。 その結果、信頼性が向上すると、Vayyar氏は述べています。

同社のレーダーオンチップには、外部CPUを必要とせずにリアルタイムの信号処理を行うための内部DSPとMCUも組み込まれています。