Στις 15 Μαρτίου 2025, η Xiaomi Auto απάντησε σε μια ερώτηση από τους Netizens στο επεισόδιο 126: Η οθόνη του αυτοκινήτου με ζητά ότι "το ραντάρ λέιζερ είναι μπλοκαρισμένο". Ποια είναι η κατάσταση και τι πρέπει να κάνω; Η Xiaomi είπε: Πρόσφατα, η βροχή και το χιόνι έχουν συμβεί σε πολλές επαρχίες σε ολόκληρη τη χώρα. Εάν διαπιστώσετε ότι η κεντρική οθόνη ελέγχου του οχήματός σας προτρέπει το "Το ραντάρ λέιζερ είναι μπλοκαρισμένο και η έξυπνη λειτουργία οδήγησης είναι περιορισμένη", μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι ο αισθητήρας μπλοκάρει από ξένα αντικείμενα\/βροχή και χιόνι. Χρησιμοποιήστε ένα καθαρό βαμβακερό πανί για να σκουπίσετε απαλά την επιφάνεια του παραθύρου ραντάρ λέιζερ για να το επαναφέρετε στο φυσιολογικό. Εάν το πρόβλημα παραμένει μετά το σκουπίδι, επικοινωνήστε με το Κέντρο Εξυπηρέτησης Αυτοκινήτων Xiaomi. Αξίζει να σημειωθεί ότι η έκδοση Xiaomi Auto Advanced Intelligent Driving έχει αυτο-αναπτυγμένη αλγόριθμη ραντάρ\/απόφραξης του Xiaomi, ο οποίος μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη συχνότητα των ψευδών συναγερμών και της αποικοδόμησης της λειτουργίας της βρωμιάς του ραντάρ και βελτιώνει περαιτέρω τη σταθερότητα της λειτουργίας της ευφυούς οδήγησης.
Από αυτή την ερώτηση, μπορούμε να δούμε ότι το Lidar, ως το κύριο υλικό αντίληψης για αυτόνομη οδήγηση, δεν μπορεί να προσαρμοστεί σε όλα τα σενάρια οδήγησης και μπορεί να επηρεαστεί από ξένα αντικείμενα. Γιατί ο Lidar έχει σημαντικό αντίκτυπο στον βροχερό και χιονισμένο καιρό; Σήμερα θα σας μιλήσουμε λεπτομερώς για το Lidar.
Τι είναι το Lidar;
Το LIDAR (ανίχνευση φωτός και κυματομορφή) είναι ένας ενεργός αισθητήρας που χρησιμοποιεί δοκούς λέιζερ για να ανιχνεύσει και να μετρήσει την απόσταση των γύρω στόχων. Η βασική του αρχή είναι παρόμοια με αυτή του παραδοσιακού ραντάρ, αλλά χρησιμοποιεί οπτικά σήματα αντί για ραδιοκύματα για τη μετάδοση πληροφοριών. Ο Lidar υπολογίζει την απόσταση του στόχου με την εκπομπή παλμών λέιζερ και τη μέτρηση του χρόνου πτήσης από το λέιζερ που εκπέμπεται στο λέιζερ που αντανακλάται πίσω μετά την αντιμετώπιση ενός αντικειμένου. Προς το παρόν, η Automotive Lidar χρησιμοποιεί κυρίως τη μέθοδο χρόνου πτήσης (TOF) και ορισμένα συστήματα προσπαθούν τεχνολογία διαμορφωμένης συχνότητας (FMCW). Και οι δύο τεχνολογίες έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Η τεχνολογία TOF έχει τα πλεονεκτήματα της ταχύτητας γρήγορης απόκρισης και της υψηλής ακρίβειας ανίχνευσης και είναι κατάλληλα για τις περισσότερες εμπορικές εφαρμογές. Η τεχνολογία FMCW έχει τα πλεονεκτήματα της άμεσης απόκτησης πληροφοριών ταχύτητας στόχου και ισχυρότερη ικανότητα κατά της παρεμβολής. Παρόλο που εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες δυσκολίες στο κόστος υλικού και στην τεχνική εφαρμογή, αναμένεται να εφαρμοστεί καθώς βελτιώνεται η απόδοση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.
Το LIDAR αποτελείται γενικά από μια μονάδα μετάδοσης, μια μονάδα λήψης, μια μονάδα σάρωσης και μια μονάδα ελέγχου και επεξεργασίας. Ο πυρήνας της μονάδας μετάδοσης είναι το λέιζερ και το μήκος κύματος λειτουργίας του έχει συνήθως δύο επιλογές: 905nm και 1550nm. Τα λέιζερ 905NM χρησιμοποιούνται ευρέως σε Lidars τοποθετημένα σε όχημα επειδή χρησιμοποιούν ανιχνευτές με βάση το πυρίτιο, ώριμες διαδικασίες και χαμηλό κόστος, αλλά η απόσταση ανίχνευσης είναι σχετικά μικρή λόγω των περιορισμών ισχύος ασφαλείας. 1550NM Τα λέιζερ έχουν περισσότερα πλεονεκτήματα στην ασφάλεια και την ατμοσφαιρική διείσδυση και η απόσταση ανίχνευσης τους μπορεί να φτάσει πάνω από 300 μέτρα, αλλά λόγω του υψηλού κόστους των σχετικών υλικών και της ευαισθησίας στην απορρόφηση με υγρό νερό σε βροχερές και ομίχλη, χρησιμοποιούνται σήμερα κυρίως σε σκηνές με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις ασφάλειας.
Η ενότητα λήψης είναι ένα κρίσιμο μέρος του συστήματος LIDAR. Η κύρια λειτουργία του είναι να συλλάβει το ανακλώμενο σήμα λέιζερ και να το μετατρέψει σε ηλεκτρικό σήμα που μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία. Η μονάδα αποτελείται γενικά από ένα οπτικό σύστημα λήψης, ένα φίλτρο, έναν ανιχνευτή και ένα κύκλωμα ενισχυτή εμπρόσθιου άκρου. Επί του παρόντος, η τεχνολογία ανιχνευτών στο σύστημα LIDAR επικεντρώνεται κυρίως σε δύο κατευθύνσεις: APD (φωτοδίοδο χιονοστιβάδας) και SPAD\/SIPM (Δίβαξη φωτονίου φωτονίου\/φωτομολιμοδότη φωτομορφών). Η τεχνολογία APD είναι ώριμη και χαμηλού κόστους, αλλά είναι ελαφρώς ανεπαρκής στην ευαισθησία και τη δυναμική απόκριση. Ενώ η τεχνολογία SPAD\/SIPM έχει καλύτερη απόδοση στη λήψη αδύναμων σημάτων, έχει υψηλότερες απαιτήσεις για το συνολικό σχεδιασμό του συστήματος.
Η λειτουργία της μονάδας σάρωσης είναι να γίνει η δέσμη λέιζερ συνεχώς σάρωση μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος γωνίας, προκειμένου να κατασκευαστεί μια τρισδιάστατη εικόνα σύννεφων σημείου του περιβάλλοντος του περιβάλλοντος του οχήματος. Επί του παρόντος, οι λύσεις σάρωσης στην αγορά χωρίζονται κυρίως σε τρεις τύπους: μηχανικές, υβριδικές στερεάς κατάστασης και καθαρή στερεά κατάσταση. Το διάλυμα μηχανικής σάρωσης οδηγεί ολόκληρη την μονάδα πομποδέκτη να περιστρέφεται μέσω ενός κινητήρα, ο οποίος μπορεί να επιτύχει πανοραμική σάρωση 360 μοιρών, αλλά έχει τα μειονεκτήματα μεγάλου μεγέθους, βαρύ βάρος, σύνθετη προσαρμογή και σύντομη διάρκεια ζωής. Το υβριδικό διάλυμα στερεάς κατάστασης αποσυνδέει τη μονάδα πομποδέκτη από τον μηχανισμό σάρωσης, διατηρώντας παράλληλα μια υψηλή ταχύτητα σάρωσης, μειώνοντας τον όγκο και το κόστος. Η καθαρή λύση στερεάς κατάστασης χρησιμοποιεί τεχνολογία οπτικής σταδιακής συστοιχίας ή σάρωσης flash, χωρίς μηχανικά κινούμενα μέρη, επομένως έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής ολοκλήρωσης, της ισχυρής αντοχής των κραδασμών και της μεγάλης διάρκειας ζωής. Αν και αυτή η λύση είναι δαπανηρή, γενικά θεωρείται ότι είναι η κατεύθυνση ανάπτυξης του μελλοντικού Lidar που τοποθετείται στο όχημα.
Η μονάδα ελέγχου και επεξεργασίας εκχυλίζει τις πολυδιάστατες πληροφορίες, όπως η απόσταση, η γωνία και η ανακλαστικότητα, ενισχύοντας, φιλτράροντας, μετατρέποντας το ανάλογο σε ψηφιακά και επεξεργάζοντας ψηφιακά σήματα σε πραγματικό χρόνο στα σημάδια που συλλέγονται από το LIDAR και μεταδίδει αυτά τα δεδομένα στο ανώτερο σύστημα ευφυούς λήψης αποφάσεων. Επί του παρόντος, τα περισσότερα συστήματα χρησιμοποιούν το FPGA ως τσιπ ελέγχου πυρήνα λόγω της ισχυρής προγραμματισμού και των εύκολων αναβαθμίσεων. Ωστόσο, με τη συνεχή πρόοδο της αυτο-αναπτυγμένης τεχνολογίας SOC, η Automotive Lidar αναμένεται να επιτύχει περαιτέρω ανακαλύψεις για τη μείωση του κόστους και τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της επεξεργασίας των δεδομένων.
Γιατί δεν μπορεί να μπλοκαριστεί ο Lidar; Ποιοι είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν;
Κατά τη διάρκεια της οδήγησης, οι κακές καιρικές συνθήκες όπως η βροχή, το χιόνι και οι καταιγίδες θα έχουν άμεσο αντίκτυπο στο Lidar. Όταν οι σταγόνες βροχής ή οι νιφάδες χιονιού πέφτουν στο παράθυρο Lidar, θα σχηματιστεί ένα υγρό ή συμπαγές μεμβράνη στην επιφάνεια. Αυτή η μεμβράνη όχι μόνο εμποδίζει την κανονική εκπομπή και τη λήψη του λέιζερ, αλλά και προκαλεί τη διάσπαση, το διάθλασης ή ακόμη και την απορρόφηση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πολλαπλασιασμού, μειώνοντας έτσι σημαντικά την ένταση του ανακλώμενου σήματος. Μετά την ανίχνευση αυτής της εξασθένησης του σήματος, το σύστημα θα προκαλέσει μπλοκαρισμένο ο αισθητήρας. Κατά τη διάρκεια της οδήγησης, το όχημα είναι επίσης ευαίσθητο στη μόλυνση από ξένα αντικείμενα όπως η λάσπη, η σκόνη και τα φύλλα. Αυτοί οι ρύποι που συνδέονται με το προστατευτικό παράθυρο LIDAR θα μειώσουν περαιτέρω την οπτική μετάδοση και θα προκαλέσουν πρόσθετα σήματα προβληματισμού, παρεμβαίνουν στην κρίση του συστήματος για το πραγματικό περιβάλλον.
Επιπλέον, η ισχυρή παρεμβολή φωτός, ο θόρυβος του περιβάλλοντος και άλλοι ασταθής παράγοντες στο περιβάλλον θα επηρεάσουν επίσης την απόδοση ανίχνευσης του ραντάρ λέιζερ, ειδικά σε στόχους υψηλής ανταπόκρισης ή χαμηλής ανταπόκρισης. Αυτοί οι παράγοντες παρεμβολής μπορούν εύκολα να προκαλέσουν σφάλμα το σύστημα Echo, προκαλώντας έτσι ψευδείς συναγερμούς. Εκτός από τους εξωτερικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες, το σφάλμα βαθμονόμησης της εσωτερικής μηχανικής δομής του ραντάρ λέιζερ είναι επίσης ένας από τους παράγοντες που επηρεάζουν. Τα εσωτερικά κινούμενα μέρη του ραντάρ λέιζερ χρησιμοποιώντας μηχανικά ή υβριδικά διαλύματα σάρωσης στερεάς κατάστασης μπορεί να έχουν προβλήματα όπως η φθορά, η επαγόμενη από κραδασμούς απόκλιση ή η ανακριβή βαθμονόμηση μετά από μακροπρόθεσμη λειτουργία, με αποτέλεσμα την απόκλιση της γωνίας εκπομπής δέσμης λέιζερ, με αποτέλεσμα την επικάλυψη ή την παράλειψη σε ορισμένες περιοχές σάρωσης, οι οποίες στη συνέχεια αναγνωρίζονται από το σύστημα ως εξόδους.
Το ραντάρ λέιζερ χρησιμοποιείται ως το κύριο υλικό αντίληψης από πολλές εταιρείες αυτοκινήτων και η ακρίβεια της συλλογής δεδομένων του θα καθορίσει άμεσα την αντίληψη του οχήματος για το περιβάλλον και την ταχύτητα της αντίδρασης λήψης αποφάσεων. Μόλις τα δεδομένα ραντάρ λέιζερ είναι μη φυσιολογικά λόγω απόφραξης, το σύστημα όχι μόνο θα αντιμετωπίσει το πρόβλημα της μειωμένης περιοχής ανίχνευσης και της ακρίβειας, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει μεγαλύτερα σφάλματα λόγω ασυνεπών δεδομένων εισροών όταν τα δεδομένα πολλαπλών αισθητήρων συγχωνεύονται, επηρεάζοντας έτσι την αναγνώριση και την κρίση των εμποδίων, των πεζών και των λωρίδων. Για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια της οδήγησης, όταν εντοπίζονται μη φυσιολογικά δεδομένα LIDAR, ορισμένα έξυπνα συστήματα οδήγησης θα μειώσουν ενεργά ή θα κλείσουν ορισμένες αυτόνομες λειτουργίες οδήγησης, αναγκάζοντας το όχημα να μεταβεί σε χαμηλότερο επίπεδο λειτουργίας οδήγησης, γεγονός που εξασφαλίζει την ασφάλεια σε κάποιο βαθμό, αλλά και αποδυναμώνει το επίπεδο αυτοματισμού και την εμπειρία οδήγησης. Ειδικά σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, εάν η ταχύτητα απόκρισης του συστήματος στις περιβαλλοντικές πληροφορίες μειωθεί, θα επηρεάσει άμεσα την ικανότητα του οχήματος να λαμβάνει αποτελεσματικά μέτρα αποφυγής και να αυξήσει τους κινδύνους ασφαλείας. Η Xiaomi Motors εισήγαγε τον αυτο-αναπτυγμένο αλγόριθμο LIDAR DIRT\/απόφραξης στο υψηλό επίπεδο έξυπνο σύστημα οδήγησης, με στόχο τη μείωση του ποσοστού ψευδούς συναγερμού που προκαλείται από την απόφραξη ή τη βρωμιά μέσω βελτιώσεων σε επίπεδο λογισμικού και την αντιστάθμιση της εξασθένησης των δεδομένων που προκαλείται από το περιβάλλον παρεμβολές σε κάποιο βαθμό.
Πώς θα αναπτυχθεί το Lidar στο μέλλον;
Πολλές εταιρείες αυτοκινήτων έχουν προωθήσει λύσεις αντίληψης με βάση την καθαρή όραση, αλλά δεδομένου ότι οι λύσεις αντίληψης που βασίζονται σε καθαρή όραση έχουν υψηλές απαιτήσεις για συστήματα λήψης αποφάσεων, αυτές οι εταιρείες αυτοκινήτων δεν μπορούν να εγκαταλείψουν πλήρως το Lidar και το Lidar μπορεί να μην αντικατασταθεί εντελώς βραχυπρόθεσμα. Με τη βελτίωση της τεχνολογίας, η Lidar θα συνεχίσει να κινείται προς την τεχνολογία στερεάς κατάστασης και τον εξαιρετικά ολοκληρωμένο σχεδιασμό. Παρόλο που η παραδοσιακή λύση μηχανικής σάρωσης είναι ώριμη, έχει μειονεκτήματα όπως το μεγάλο μέγεθος, η σύντομη διάρκεια ζωής και η ευαισθησία σε δόνηση, επομένως αντικαθίστανται σταδιακά από το LIDAR στερεάς κατάστασης.
Η λύση στερεάς κατάστασης υιοθετεί την οπτική σταδιακή συστοιχία ή την τεχνολογία σάρωσης flash, η οποία δεν απαιτεί μηχανικά κινούμενα μέρη. Κατά τη βελτίωση της αντίστασης των κραδασμών και της διάρκειας ζωής, μπορεί επίσης να επιτύχει υψηλότερη ολοκλήρωση του συστήματος και χαμηλότερο κόστος κατασκευής. Η έρευνα και η ανάπτυξη νέων οπτικών υλικών και της τεχνολογίας αυτοκαταστροφικής επικάλυψης θα βελτιώσει επίσης θεμελιωδώς την οπτική μετάδοση του παραθύρου LIDAR και θα μειώσει την εξασθένηση του σήματος που προκαλείται από βρωμιά, γρατζουνιές ή περιβαλλοντική διάβρωση. Παρόλο που το mainstream της αυτοκινητοβιομηχανίας LIDAR εξακολουθεί να βασίζεται στην τεχνολογία TOF, η τεχνολογία FMCW εισέρχεται σταδιακά στο στάδιο της έρευνας και της ανάπτυξης με τη μοναδική ικανότητα κατά των παρεμβολών και το πλεονέκτημα της άμεσης λήψης πληροφοριών ταχύτητας στόχου. Αναμένεται να γίνει μια άλλη επιλογή για το Lidar υψηλής απόδοσης στο μέλλον.
Το πρόβλημα απόφραξης LIDAR μπορεί να αντικατοπτρίζει τους περιορισμούς της τρέχουσας τεχνολογίας στην αντιμετώπιση σύνθετων εξωτερικών περιβαλλόντων, αλλά παρέχει επίσης μια σημαντική ευκαιρία για την τεχνολογική καινοτομία της βιομηχανίας. Στο μέλλον, με τη συνεχή εμφάνιση νέων τεχνολογιών και την αυξανόμενη ωριμότητα της τεχνολογίας σύντηξης πολλαπλών αισθητήρων, η Lidar Systems θα επιτύχει σίγουρα την ακριβέστερη και σταθερή περιβαλλοντική αντίληψη, παρέχοντας ισχυρή τεχνική υποστήριξη για την επίτευξη υψηλότερων επιπέδων αυτόνομης οδήγησης.
