لیدار خودرو چیست و چگونه کار می‌کند؟

جدیدترین مقاله آموزشی پدال به معرفی لیدار خودرو و چگونگی کارکرد آن اختصاص دارد.


در دنیایی که با سرعت بالایی به پیش می‌رود ایمنی جاده‌ها یک نگرانی مداوم است. با افزایش تعداد وسایل نقلیه در جاده‌ها و به‌کارگیری گسترده‌تر تکنولوژی رانندگی خودکار، تضمین ایمنی رانندگان، سرنشینان و عابران پیاده به مسئله مهم‌تری تبدیل شده است. سیستم‌های ایمنی سنتی محدودیت های خاص خود را دارند و اینجاست که لیدار خودرو وارد میدان می‌شود. این مقاله به معرفی این تکنولوژی و ظرفیت‌های لیدار خودرو به عنوان راه‌حلی برای رفع چالش‌های صنعت خودرو اختصاص دارد.

همچنین بخوانید: انواع سنسورهای خودرو و کاربرد آن‌ها

صنعت خودرو از سال‌های دور به دنبال راه‌حلی جامع برای افزایش ایمنی وسایل نقلیه و به‌کارگیری سیستم‌های خودران پیشرفته بوده است. تکنولوژی‌های فعلی همچون دوربین و رادار اگرچه ویژگی‌های مثبت زیادی دارند اما معمولاً از نظر تولید داده‌های دقیق و مطمئن در تمامی شرایط رانندگی کارایی زیادی نخواهند داشت. همین کاستی‌ها نیاز به یک تکنولوژی رضایت‌بخش را که بتواند بر محدودیت های یاد شده فائق آمده و راه را برای تولید خودروهایی ایمن باز کند برجسته کرده است.

لیدار خودرو چیست و چگونه کار می‌کند؟

لیدار خودرو LiDAR مخفف عبارت Light Detection and Ranging یا تشخیص نور و محدوده اطراف است و یک تکنولوژی سنسور حیاتی در بخش خودرویی به شمار می‌رود. لیدار عنصری اساسی برای خودروهای خودران و سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته ADAS است. سنسورهای لیدار اشعه لیزر را ارسال کرده و زمان بازتاب آن‌ها از اشیا را محاسبه می‌کنند تا به این ترتیب نقشه‌هایی دقیق از اطراف وسیله نقلیه را تهیه کنند. بر اساس گزارش‌ها، بازار لیدار خودرو در سال ۲۰۲۲ ارزش حدود ۷۲۷ میلیون دلاری داشته و گفته می‌شود ارزش آن تا سال ۲۰۳۰ به ۱۸۱۹ میلیون دلار برسد؛ اما اجزا و فرایندهای کلیدی لیدار خودرو شامل موارد زیر هستند:

• سنسور: این قطعه معمولاً در بالای سقف خودروها نصب می‌شود و اشعه‌ لیزر را با الگوی ۳۶۰ درجه ارسال می‌کند تا بی‌وقفه محیط اطراف را اسکن نماید.
• انتشار لیزر: اشعه‌ پرسرعت لیزر برای انسان قابل دیدن نیست و البته خطری هم برای ارگانیسم‌های زنده ندارند. این اشعه‌ در تمامی جهات منتشر می‌شود.
• بازتاب و تشخیص: اشعه‌ لیزر به اشیای اطراف برخورد کرده و به سنسور بازتاب داده می‌شود تا فرایند تشخیص صورت گیرد.
• زمان بازتاب: سنسورهای لیدار خودرو فاصله با اشیا را از طریق اندازه‌گیری زمان تابش و بازتاب اشعه‌ لیزر با اشیا محاسبه می‌کنند.
• پردازش داده‌ها: داده‌های حاصل از این اقدامات از طریق الگوریتم‌های پیچیده به نقشه‌های سه‌بعدی دقیق تبدیل می‌شوند و به‌صورت تصویری یا نقشه‌ای به نمایش درمی‌آیند.
• تشخیص اشیا: داده‌های پردازش شده باعث می‌شوند لیدار وسایل نقلیه، عابران پیاده و موانع اطراف را تشخیص داده و رفتار آن‌ها را پیش‌بینی کند.

مزایای لیدار خودرو

استفاده از این تکنولوژی مزایای مختلفی دارد که به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• افزایش ایمنی: لیدار خودرو به‌طور قابل‌توجهی ایمنی وسایل نقلیه را با تهیه داده‌های دقیق و همیشگی درباره محیط اطراف بهبود می‌بخشد. این امر باعث خواهد شد تشخیص اشیا دقیق‌تر صورت گرفته و از برخورد با موانع و دیگر کاربران جاده ممانعت به عمل آید.
• عملکرد قابل‌اعتماد: برخلاف سنسورهای سنتی، لیدار تحت تأثیر عوامل نامساعد جوی همچون باران، مه یا تاریکی قرار نمی‌گیرد. این تکنولوژی صرف‌نظر از محیط رانندگی عملکرد پایداری داشته و بنابراین ارائه داده‌های مطمئن و دقیق را تضمین می‌کند.
• رانندگی خودکار: تکنولوژی لیدار نقشی کلیدی در تحقق سطوح بالاتر تکنولوژی خودران ایفا می‌کند. با ارائه نقشه‌های سه‌بعدی با جزئیات زیاد، لیدار به خودروها امکان می‌دهد تصمیمات مهمی را گرفته و سناریوهای پیچیده را عملی سازند.

کاربردهای لیدار خودرو

تکنولوژی موردبحث کاربردهای فراوانی دارد که شامل موارد زیر هستند:

• نقشه‌برداری محیطی: سنسورهای لیدار نقشه‌های دقیق سه‌بعدی از اطراف خودرو تهیه می‌کنند تا به این ترتیب امکان رانندگی خودکار مهیا شود.
• تشخیص اشیا: این سیستم بی‌وقفه اشیای اطراف خودرو از جمله سایر وسایل نقلیه، عابران پیاده، دوچرخه‌سواران و موانع را تشخیص می‌دهد.
• جلوگیری از تصادف: لیدار ویژگی کلیدی برای سیستم‌های پیشگیری از برخورد است و به همین خاطر دائماً محیط اطراف را اسکن کرده و خطرات بالقوه را شناسایی می‌کند تا به این ترتیب هشدارهای لازم برای پاسخ راننده صادر شوند.
• محلی سازی و موقعیت‌یابی: لیدار به تشخیص موقعیت دقیق خودرو کمک می‌کند که این امری حیاتی برای ناوبری دقیق در جاده‌ها و خیابان‌ها خواهد بود.
• برنامه‌ریزی و ناوبری مسیر: داده‌های لیدار برای برنامه‌ریزی و ناوبری خودروهای خودران بکار می‌رود تا به این ترتیب انتخاب ایمنی و بهتر مسیرها به ویژه در شهرهای شلوغ میسر شود.
• کروز کنترل تطبیقی: لیدار خودرو در کروز کنترل تطبیقی بکار می‌رود تا فاصله ایمن از خودروهای اطراف را حفظ کند. این کار با اندازه‌گیری و تنظیم مداوم سرعت خودرو انجام می‌شود.
• سیستم‌های ایمنی پیشرفته: لیدار کارایی سیستم‌های ایمنی همچون تشخیص نقاط کور، دستیار حفظ خودرو بین خطوط و ترمز اضطراری خودکار را بهبود می‌بخشد.
• کاربردهای آتی: تکنولوژی لیدار در حال تکامل است و پتانسیل‌های زیادی برای استفاده در زیرساخت‌های شهری، مدیریت ترافیک و واقعیت افزوده در موبایل‌های هوشمند را دارد.

چالش‌های پیش روی لیدار خودرو

این تکنولوژی با برخی چالش‌ها مواجه است و برای فراگیری آن و کاربرد مؤثر می‌بایست این مشکلات رفع شوند. از جمله مهم‌ترین چالش‌ها می‌توان به کاهش هزینه سنسورهای لیدار، افزایش میزان تولید، تضمین عملکرد مطمئن در شرایط نامساعد جوی، ادغام سنسورهای لیدار با دیگر تکنولوژی‌ها، بهبود رزولوشن و شعاع اسکن سیستم، مدیریت مصرف انرژی و انتشار گرما و توسعه روش‌های تست و تائید استاندارد و کارا اشاره کرد. غلبه بر این چالش‌ها برای استفاده گسترده از لیدار و همچنین پیشرفت‌های آتی آن لازم است.