Resumen de la tecnología LiDAR automotriz

Una breve introducción a la tecnología LiDAR automotriz

• LiDAR para vehículos autónomos
  LiDAR es la sigla de Light Detection and Ranging, un método para medir la distancia a objetos remotos usando luz láser infrarroja. Esta tecnología no es nueva y se ha utilizado para vegetación, terreno urbano, sitios arqueológicos ocultos, construcción de edificios y realidad aumentada. LiDAR funciona como los "ojos" de los vehículos autónomos por su capacidad de generar imágenes de alta resolución, y es esencial para una estimación precisa de distancias. Sin embargo, una desventaja del LiDAR es su alto costo.

• Longitudes de onda de operación
  Los sistemas LiDAR suelen diseñarse para operar principalmente en dos longitudes de onda del espectro infrarrojo: 905 nm (infrarrojo cercano, NIR) y 1550 nm (infrarrojo de onda corta, SWIR). La elección de la longitud de onda depende de la potencia de salida de la fuente láser, la sensibilidad del detector y la interferencia de fuentes de luz naturales y artificiales. 905 nm está más cerca de la luz visible y puede ser perjudicial para los ojos, mientras que 1550 nm ofrece mayor seguridad ocular.

• Fotodetectores
  Los detectores más usados en LiDAR son los Avalanche Photodiodes (APDs), fabricados con silicio, germanio e ინდio galio arseniuro. Los SPADs reaccionan a un solo fotón, lo que permite mediciones de distancia muy precisas.

• Tecnologías de medición de distancia

  • Tiempo de vuelo directo (dToF): método que mide la distancia emitiendo pulsos láser y detectando la señal reflejada.
  • Onda continua modulada en frecuencia (FMCW): permite medir simultáneamente distancia y velocidad modulando la frecuencia del pulso transmitido.

• Sistemas LiDAR mecánicos

  • LiDAR de escaneo: ofrece un campo de visión horizontal de 360°; un ejemplo es Laser Bear Honeycomb de Waymo.
  • LiDAR con espejo MEMS: refleja la luz láser usando espejos MEMS en lugar de una fuente láser móvil.

• Sistemas LiDAR de estado sólido

  • Flash LiDAR: captura el espacio como una fotografía y ofrece renderizado 3D en tiempo real.
  • LiDAR de Optical Phased Array (OPA): un enfoque reciente que implementa LiDAR de escaneo en un chip usando silicon photonics.

• Materiales de referencia
  Diversos materiales ofrecen orientación y comparaciones sobre la tecnología LiDAR.

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Comentarios de Hacker News

• Sorpresa de que los escáneres rotatorios de Velodyne sigan en uso. Tienen un costo alto y se esperaba que fueran reemplazados por flash LiDAR o espejos MEMS

  • Continental adquirió una empresa de flash LiDAR, pero no se formó un mercado masivo
  • Waymo usa LiDAR rotatorio en las esquinas del vehículo y necesita alternativas más baratas e integradas
  • La ubicación del LiDAR es vulnerable, y el radar de arreglo en fase de ondas milimétricas podría ser una alternativa
  • La afirmación de que el LiDAR debe verse como un automóvil es como decir que los primeros autos debían parecer carruajes
  • El LiDAR de pulso tiene menos problemas de interferencia que el LiDAR continuo

• Algoritmo de detección de obstáculos con LiDAR encontrado en Hacker News

  • Un algoritmo filtrado desde el repositorio Git de una empresa de conducción autónoma
  • Código para el Velodyne HDL-32E, que opera en varias etapas y es el método principal de detección de obstáculos
  • Maneja puntos NaN y fue reescrito con una disposición de matriz por filas eficiente para caché
  • Es un método de detección de obstáculos simple pero efectivo

• Experiencia desarrollando FMCW LiDAR para automóviles

  • No logró salir al mercado y fue difícil reducir costos
  • Los márgenes en el mercado automotriz son bajos

• Pregunta sobre si el LiDAR es peligroso para conductores o peatones

• Dudas sobre la capacidad del LiDAR para generar imágenes de alta resolución

  • El radar automotriz está fijo y el LiDAR también lo estaría
  • El radar rotatorio ofrece resolución continua, mientras que el LiDAR realiza muestreo
  • El LiDAR tiene fortalezas en precisión y medición de altura

• Opiniones positivas sobre la tecnología LiDAR y la oposición de Musk

• Curiosidad sobre si el LiDAR puede ser inutilizado con un puntero láser de consumo y si existen sistemas para defenderse de eso

• El alto costo del LiDAR y la necesidad de miniaturización

  • Es un problema que se resolverá con el tiempo y hay suficiente esfuerzo de ingeniería

• Pregunta sobre una unidad LiDAR capaz de escanear una casa en alta resolución