Aperçu de la technologie LiDAR automobile

Brève introduction à la technologie LiDAR automobile

• Le LiDAR pour les véhicules autonomes
  LiDAR est l'acronyme de Light Detection and Ranging, une méthode qui utilise une lumière laser infrarouge pour mesurer la distance jusqu'à des objets éloignés. Cette technologie n'est pas nouvelle et a été utilisée pour la végétation, les paysages urbains, les sites archéologiques cachés, la construction de bâtiments et la réalité augmentée. Grâce à sa capacité à produire des images haute résolution, le LiDAR joue le rôle des « yeux » des véhicules autonomes et est essentiel pour une estimation précise des distances. Son inconvénient, cependant, est son coût élevé.

• Longueurs d'onde de fonctionnement
  Les systèmes LiDAR sont principalement conçus pour fonctionner à deux longueurs d'onde dans l'infrarouge : 905 nm (proche infrarouge, NIR) et 1550 nm (infrarouge à ondes courtes, SWIR). Le choix de la longueur d'onde dépend de la puissance de sortie de la source laser, de la sensibilité du détecteur et des interférences provenant des sources lumineuses naturelles et artificielles. Le 905 nm, plus proche du visible, peut être nocif pour les yeux, tandis que le 1550 nm offre une meilleure sécurité oculaire.

• Photodétecteurs
  Les détecteurs les plus couramment utilisés dans le LiDAR sont les Avalanche Photodiodes (APD), fabriquées en silicium, germanium ou arséniure d'indium-gallium. Les SPAD réagissent à un photon unique, ce qui permet des mesures de distance très précises.

• Techniques de mesure de distance

  • Temps de vol direct (dToF) : méthode consistant à émettre une impulsion laser puis à détecter le signal réfléchi pour mesurer la distance.
  • Onde continue à modulation de fréquence (FMCW) : permet de mesurer simultanément la distance et la vitesse en modulant la fréquence de l'impulsion transmise.

• Systèmes LiDAR mécaniques

  • LiDAR à balayage : offre un champ de vision horizontal de 360°, comme le Laser Bear Honeycomb de Waymo.
  • LiDAR à miroir MEMS : réfléchit le faisceau laser à l'aide d'un miroir MEMS plutôt qu'au moyen d'une source laser mobile.

• Systèmes LiDAR à l'état solide

  • Flash LiDAR : capture l'espace comme une photographie et fournit un rendu 3D en temps réel.
  • LiDAR à réseau optique phasé (OPA) : approche récente qui utilise la photonique sur silicium pour implémenter un LiDAR à balayage sur puce.

• Références
  Diverses ressources fournissent des comparaisons et une vue d'ensemble de l'évolution de la technologie LiDAR.

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Avis Hacker News

• Étonnement de voir que les scanners rotatifs de Velodyne sont toujours utilisés. Ils coûtent cher, et on s’attendait à ce que le flash LIDAR ou les miroirs MEMS les remplacent

  • Continental a acquis une entreprise de flash LIDAR, mais aucun marché de masse ne s’est formé
  • Waymo utilise des LIDAR rotatifs aux coins de ses véhicules, et des alternatives moins chères et intégrées à la carrosserie sont nécessaires
  • L’emplacement du LIDAR est vulnérable, et le radar à réseau phasé millimétrique pourrait être une alternative
  • Affirmer que le LIDAR doit avoir l’apparence d’une voiture revient à dire que les premières automobiles devaient ressembler à des calèches
  • Le LIDAR pulsé a moins de problèmes d’interférences que le LIDAR continu

• Algorithme de détection d’obstacles LIDAR découvert sur Hacker News

  • Algorithme divulgué depuis le dépôt Git d’une entreprise de voiture autonome
  • Code pour le Velodyne HDL-32E, fonctionnant en plusieurs étapes et constituant une méthode principale de détection d’obstacles
  • Traite les points NaN et a été réécrit avec une disposition matricielle en ordre des lignes, plus efficace pour le cache
  • Méthode simple mais efficace de détection d’obstacles

• Retour d’expérience sur le développement d’un LiDAR FMCW pour l’automobile

  • N’a pas pu être commercialisé, et la réduction des coûts était difficile
  • Les marges sont faibles sur le marché automobile

• Question sur le fait de savoir si le LIDAR est dangereux pour les conducteurs ou les piétons

• Doute sur la capacité du LIDAR à produire des images haute résolution

  • Le radar automobile est fixe, et le LIDAR le sera probablement aussi
  • Le radar rotatif fournit une résolution continue, tandis que le LIDAR procède par échantillonnage
  • Le LIDAR a des atouts en précision et en mesure de la hauteur

• Avis positifs sur la technologie LIDAR et opposition de Musk

• On se demande si un pointeur laser grand public pourrait neutraliser un LIDAR, et s’il existe des systèmes pour s’en défendre

• Coût élevé du LIDAR et nécessité de miniaturisation

  • Ce sera probablement résolu avec le temps, et les efforts d’ingénierie sont suffisants

• Question sur une unité LIDAR capable de scanner une maison en haute résolution