Uobičajeni mitovi o LiDAR senzorima – 1. dio

Kako se svjetska nauka i tehnologija razvijaju ka inteligenciji i visokoj efikasnosti,Lidar laserski moduli njegove primjene također dobijaju sve više pažnje. Međutim, ljudi također imaju neke nesporazume o lidarskoj tehnologiji i performansama. Ovaj članak će otkriti pet uobičajenih nesporazuma o lidaru.

1. Tehnologija primjene lidara je složena
Iako je lidar složen senzor sastavljen od različitog hardvera, njegov osnovni princip rada je zapravo prilično jednostavan. Senzor koristi metodu vremena leta, princip detekcije sličan slepim miševima koristeći zvučne valove ili radar koji koristi mikrovalne pećnice.
Ako senzor razbijemo na njegove komponente, odnosno laser, detektor i jedinicu za skretanje snopa, lidar više nije zastrašujuća tehnologija. Laserski izvor prvo emituje laserske impulse. Ovi impulsi se odbijaju u scenu putem mikrogalvanometara. Detektor detektuje reflektovanu Q svetlost i precizno izračunava udaljenost na osnovu vremena emitovanja laserskog impulsa i vremena povratka.
Ovaj proces se ponavlja hiljadama ili čak milionima puta u sekundi kako bi se generisali precizni 3D oblaci tačaka okruženja u realnom vremenu. Ove 3D podatke oblaka tačaka je lako analizirati i iskoristiti, na primjer, za donošenje odluka u autonomnoj vožnji.
Tehnologija se razvila nakon izuma impulsnih lasera ranih 1960-ih, koji emituju ponovljene impulse svjetlosti umjesto da koriste kontinuirane valove.

⒉. U aplikacijama za samovozeće automobile, lidar je suvišan
Elon Musk je zanemario upotrebu lidara u samovozećim automobilima na konferenciji 2019., što je incident koji je do danas izazvao mnoge mitove o lidaru. Tvrdi da je lidar, potpomognut kamerama i pametnim algoritmima, suvišan i da će uvijek ostati na svom mjestu.
Kamere primjenjuju različite tehnologije prepoznavanja slika za prikupljanje vizualnih slika u boji, ali korištenje samo jedne kamere može snimiti samo 2D podatke, što može lako dovesti do vizualnih iluzija i pogrešnih procjena udaljenosti. Postoje tragični primjeri da su ove mane opasne, a ponekad i fatalne.
Nasuprot tome, lidar može pouzdano uhvatiti 3D podatke i precizno identificirati udaljenosti i veličine objekata.
Integracija preciznih 3D lidarskih podataka pomaže kameri da i dalje percipira okolno okruženje čak i kada je kamera "slijepa". Na primjer, kameri je potrebno neko vrijeme da se prilagodi promjenama svjetla nakon izlaska iz tunela.
Nadalje, 2D slike koje generiraju kamere mogu izgledati dovoljno precizne da treniraju algoritme samovozećih automobila. Ali i dalje imaju mnogo nepreciznosti koje smanjuju tačnost modela mašinskog učenja, a time i sposobnost vozila da osjeti, predvidi i donese odluke. Mogućnosti strojnog učenja koje olakšavaju autonomnu vožnju moraju biti skalabilne i riješiti "problem dugog repa". To znači da nije dovoljno zadovoljiti 95 posto scenarija s kojima se suočavaju vozila na cesti. Mogućnosti autonomne vožnje zasnovane na mašinskom učenju također moraju ciljati 5 posto. Obuka u lukavim situacijama uz kontinuirano poboljšanje performansi zahtijeva veliku količinu čistih podataka sistema kamera za obuku.
Nasuprot tome, lidar može pružiti više modela predviđanja strojnog učenja uz generiranje preciznijih podataka o obuci. Stoga je lidar neophodan senzor za pouzdanije i robusnije sisteme autonomne vožnje.

3. Lidar se može u potpunosti zamijeniti drugim senzorima
Jedna od najčešćih zabluda o lidaru je da ga može zamijeniti kamera ili radarski senzor, zabluda koja proizlazi iz nerazumijevanja kako ove senzorske tehnologije klasificiraju objekte na različite načine. Nakon razumijevanja različitih mogućnosti ovih senzora i vrsta podataka koje proizvode, vidjet ćemo kako se međusobno nadopunjuju u funkcionalnosti. Ono što kamera snima je 2D slika, koja pruža informacije o sivim tonovima ili boji, teksturi i kontrastu. Za dalju analizu ovih podataka potreban je softver za prepoznavanje slika. Budući da kamera koristi pasivni princip mjerenja, objekti moraju biti osvijetljeni za detekciju. Osim toga, potrebne su dvije ili više kamera za kreiranje 3D slika, kao i velika računarska snaga.
Trodimenzionalne informacije mjerenja radarske zvijezde imaju izuzetno visoku preciznost u određivanju udaljenosti i brzine objekata. Međutim, rezolucija je niska i ne mogu precizno detektovati (na centimetarskoj skali) ili klasifikovati objekte.
LiDAR kreira oblak tačaka od prikupljenih trodimenzionalnih podataka. Na osnovu oblika i veličine oblaka tačaka, može precizno detektovati objekte i klasifikovati ih u različite kategorije, kao što su ljudi, automobili, zgrade itd.
LiDAR popunjava praznine u drugim senzorskim tehnologijama prikupljanjem veoma detaljnih i pouzdanih trodimenzionalnih informacija. Može otkriti i precizno klasificirati mete u različitim okruženjima, što ga čini izdvajanjem među različitim tipovima senzora. Podaci s kamera mogu se koristiti za dublju analizu, a podaci o dometu i brzini prikupljeni radarom mogu se provjeriti pomoću LiDAR-a radi veće preciznosti. To znači da će u budućnosti sve aplikacije zasnovane na senzorima integrisati kamere, radarske sisteme, lidar i druge senzore.

4. Lidar ne može raditi u teškim uvjetima okoline
Kamere ne mogu raditi bez dovoljnog ambijentalnog osvjetljenja, kao na primjer u automobilskim aplikacijama gdje domet detekcije kamere može doseći samo domet farova. Nasuprot tome, lidar ima domet detekcije od stotina metara bez obzira na uvjete intenziteta svjetlosti jer se oslanja na infracrvene laserske zrake, a ne na vidljivu svjetlost. Drugim rečima, samovozeći automobil opremljen lidar senzorom može da vozi jednako glatko i po mraku kao i tokom dana, čak i ako su farovi ugašeni.
Kada je riječ o teškim uvjetima poput magle, kiše ili snijega, LiDAR još jednom pokazuje jasnu prednost u performansama i može nadoknaditi nedostatke drugih senzora (kao što su kamere) u sistemu percepcije.
Lidari često rade bolje od kamera na kiši jer su njihovi snopovi veliki. Ovo omogućava snopu da zaobiđe prepreke (kao što su kapi kiše) na ogledalu senzora, tako da domet lidara ne utiče u određenoj mjeri. Za usporedbu, veličina piksela kamere je mnogo manja od veličine kapi kiše, tako da će njen pogled biti zaklonjen.
Veliki snop također omogućava lidaru da detektuje više odjeka iz različitih raspona i obrađuje samo onaj s najjačim signalom. Ovo također može biti korisno u lošim vremenskim uvjetima, kao što je snijeg, jer lidar može zanemariti utjecaj refleksije snježnih pahulja. Kamera bez algoritama za strojno učenje ne može razlikovati pahulje, vlažna sočiva ili tvrde objekte i na kraju vraća iskrivljenu sliku.
LiDAR takođe ima kraće vreme ekspozicije i brzine zatvarača (milioniti deo sekunde) od kamera (hiljaditi deo sekunde), što znači da se kapi kiše ne detektuju kao pruge koje se protežu od više piksela, već kao neobrađeni oblici.
Budući da je lidar optički uređaj, njegove performanse također mogu biti negativno pogođene u uvjetima kao što je jaka magla, ali je i dalje u stanju pružiti vrijednije podatke od senzora kao što su kamere i može detektirati na većim udaljenostima.

5. Lidar senzori su skupi
Bilo je vremena kada su jedini lidari dostupni na tržištu bili rotirajući lidari, koji su bili vrlo skupi i glomazni i nisu se mogli proizvoditi u velikim količinama. Stoga je sasvim prirodno da ljudi još uvijek imaju zablude o lidaru i njegovoj visokoj cijeni. Ali od pojave MEMS (mikroelektromehaničkih sistema) lidara, ova izjava se potpuno promijenila. MEMS komponente su napravljene od silicijuma i lako su skalabilne za proizvodnju, što ih čini vrlo isplativim.
Solid-state LiDAR koristi standardne komponente i ne zahtijeva redovno održavanje, čime se smanjuju troškovi. Posljednjih godina cijena ovih lidarskih senzora pala je sa hiljada dolara na stotine dolara, što je trend koji će se nastaviti i u budućnosti. Zapravo, senzori srednjeg opsega mogu se čak prodati po trocifrenoj cijeni kada se proizvode u velikim količinama.

Ovo su neke uobičajene zablude o lidarskoj tehnologiji i njenoj primjeni. U drugom dijelu ove serije otkrit ćemo više nesporazuma o lidaru koje ljudi zanemaruju.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvu ideju, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje se nalaze naši kupci i koji su naši zahtjevi, mi ćemo slijediti naš cilj da našim kupcima pružimo visok kvalitet, niske cijene i najbolju uslugu.