LiDAR (Light Detection and Ranging) is een transformerende technologie die een cruciale rol speelt in de ontwikkeling van moderne auto’s, vooral autonome voertuigen. Deze technologie is een meetmethode die laserlicht gebruikt om afstanden te meten, hoge resolutie 3D-kaarten te maken en objecten rond een auto te detecteren. Dit artikel legt uit wat LiDAR is, hoe het werkt en welke rol het speelt in de auto-industrie.
Wat is LiDAR en hoe werkt het?
LiDAR is een technologie die in auto’s wordt gebruikt om hoge-resolutie 3D-kaarten van de omgeving van het voertuig te maken.
LiDAR maakt gebruik van laserpulsen om afstanden te bepalen door de tijd te meten die een lichtsignaal nodig heeft om naar een object te reizen en terug te keren. Dit systeem bestaat uit drie hoofdelementen:
- Laseremitor: projecteert laserstralen in de omgeving.
- Sensorontvanger: detecteert het terugkerende lichtsignaal.
- Verwerkingsunit: interpreteert de gegevens om een 3D-kaart te creëren.
De basisvergelijking die wordt gebruikt is:
Afstand = (Snelheid van licht x Reistijd)/2
LiDAR opereert op golflengtes in het nabij-infrarode spectrum (850 nm tot 1550 nm). De meeste automotive systemen gebruiken 905 nm voor kosteneffectiviteit, maar high-end systemen kunnen 1550 nm gebruiken om een betere reikwijdte en veiligheid voor de menselijke ogen te bereiken.
Toepassingen van LiDAR in auto’s
1. Autonoom rijden
LiDAR is een hoeksteen van zelfrijdende technologie. LiDAR stelt voertuigen in staat om hun omgeving in realtime te “zien”, obstakels, weggrenzen en andere voertuigen te detecteren. Bijvoorbeeld:
- De autonome voertuigen van Waymo zijn sterk afhankelijk van LiDAR voor 360-graden perceptie.
- Tesla daarentegen kiest voor op visie gebaseerde systemen zonder LiDAR.
2. Geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS)
Zelfs in niet-volledig autonome voertuigen verbetert LiDAR functies zoals:
- Adaptieve cruisecontrol: Veilig afstanden handhaven.
- Noodremmen: Detectie van voetgangers en voertuigen in dode hoeken.
- Rijstrookassistentie: Creëren van nauwkeurige rijstrookmodellen.
3. Mapping en lokalisatie
LiDAR creëert gedetailleerde 3D-kaarten die worden gebruikt voor navigatie. Deze kaarten helpen autonome auto’s zich met een precisie van centimeters te lokaliseren, vooral in complexe omgevingen zoals stedelijke gebieden.
Vergelijking met andere sensorentechnologieën
LiDAR blinkt uit in ruimtelijke waarneming en resolutie, maar heeft beperkingen in kosten en weersgevoeligheid.
Huidige LiDAR-systemen in auto’s
1. Mechanische LiDAR
Traditionele LiDAR-systemen gebruiken roterende spiegels om 360-graden dekking te bieden. Voorbeelden zijn:
- Velodyne HDL-64E: Veel gebruikt in vroege prototypes van autonome voertuigen.
- Kosten: Meer dan $70.000 per systeem (en daalt nu).
2. Solid-state LiDAR
Nieuwere LiDAR-modellen elimineren bewegende onderdelen voor een hogere duurzaamheid en lagere kosten. Voorbeelden:
- InnovizOne: Compact en kosteneffectief, gebruikt door BMW.
- Kosten: Rond $1.000 (massaproductie zal de kosten verder verlagen).
3. Frequentiemodulatie continu golf (FMCW) LiDAR
Deze opkomende technologie biedt voordelen in langeafstandsdetectie en immuniteit tegen zonlichtinterferentie. Voorbeeld: Aeva FMCW LiDAR.
Uitdagingen van de integratie van LiDAR in auto’s
1. Kosten:
LiDAR-systemen zijn duur, hoewel de prijzen dalen door technologische vooruitgang en massaproductie.
2. Impact van het weer:
Regen, mist en sneeuw verstrooien lasersignalen, wat de nauwkeurigheid vermindert. Bedrijven werken aan algoritmen om deze impact te verminderen.
3. Energieverbruik:
LiDAR-sensoren met hoge resolutie vereisen aanzienlijke verwerkingscapaciteit.
4. Grootte en integratie:
Grote ontwerpen van vroege LiDAR-systemen zijn ongeschikt voor slanke autobezettingen. Solid-state LiDAR pakt deze uitdaging aan.
Voorbeelden uit de praktijk
1. Waymo:
Google’s zelfrijdende project maakt gebruik van op maat gemaakte LiDAR-sensoren en beweert superieure perceptie op een afstand van 300 meter.
2. Audi A8:
Audi A8 2019 was de eerste productieauto die LiDAR (Valeo Scala) bevatte voor Level 3-autonomie, en kan automatisch op de snelweg rijden.
3. Partnerschap van Luminar met Volvo:
Volvo’s EX90 gebruikt Luminar’s LiDAR voor geavanceerde veiligheid, waarmee objecten tot 250 m afstand kunnen worden gedetecteerd.
Toekomstige trends in LiDAR-technologie
1. Kostenreductie:
Massaproductie en vooruitgangen, zoals chip-schaal integratie, zullen naar verwachting de kosten van LiDAR-systemen onder de $500 tegen 2030 reduceren.
2. Miniaturisatie:
LiDAR-sensoren worden kleiner en discreter, waardoor naadloze integratie in autodesigns mogelijk wordt.
3. Verbeterde reikwijdte en resolutie:
Volgende generatie LiDAR heeft als doel objecten op meer dan 400 m te detecteren met een verbeterde detailweergave.
4. Hybride systemen:
De combinatie van LiDAR met camera’s en radar zal waarschijnlijk de gouden standaard blijven voor autonome voertuigen.
LiDAR is een cruciale technologie die de toekomst van mobiliteit vormgeeft. LiDAR biedt ongeëvenaarde nauwkeurigheid in mapping en perceptie, waardoor het onmisbaar is voor autonome voertuigen en geavanceerde veiligheidsvoorzieningen. Hoewel er nog uitdagingen zijn, beloven continue innovatie en samenwerking tussen autofabrikanten en LiDAR-fabrikanten een toekomst waarin LiDAR een standaardfunctie in auto’s wordt, wat leidt tot veiliger en efficiënter transport.
