Már a világjárvánnyá duzzadó koronavírus brutális hatása előtt tétován tántorgott az autóipar. Mindenki azt fürkészte, merre a jövő. Mi lehet a következő nagy dobás, ami a gyorsan változó közlekedési szokásoknak leginkább megfelel?

Elektromos hajtás “teljes gázzal”? Hibridek, és lassú átállás? Önvezetés kamerákkal, gyakorlatban szerzett tapasztalatokkal, ahogy a Tesla próbálkozik? Vagy egy teljesen önvezető rendszer piacra dobása később, mindenféle érzékelő bevetésével? Minden gyártó, beszállító előállt a saját víziójával, és 2020 elején még úgy tűnt, hogy hajtsa az autót bármi, az önvezetés kora mindenképpen eljön.

Mindezt pedig azért lehet (vagy lehetett) biztosan kijelenteni, mert megértek a sorozatgyártásra ezek a képen látható apró hengerek. A LiDAR érzékelők.

A jövő önvezető autói így látják majd a világot 1

Velodyne Alpha Prime - Ez még mindig a húszmilliós kategória (forintban), de mindent tud, amit ma LiDAR tudhat

Se nem radar, se nem szonár

A LiDAR (az angol light és radar szavak összetétele, optikai távérzékelő technológia) rendkívül sűrű lézeres energiaimpulzusokat bocsát ki magából, s ennek alapján az önjáró autók valós idejű, nagy felbontású háromdimenziós képet alkotnak a környezetükről. Minden környezeti tárgyról visszaverődő impulzus pontot képez a szoftver által felrajzolt 360 fokos, járművet körbevevő térképen. Ezek a pontok alakzattá állnak össze, amit jó esetben felismer a program, így tudja, mit lát, és az honnan, milyen sebességgel érkezik.

Hasonlóan a rádiósugarakkal működő radarhoz és a hanghullámokkal üzemelő szonárokhoz, itt is a kibocsátott jel visszatérésének módja, sebessége alapján határozza meg a rendszer, hogy van-e a környéken valami, vagy tiszta a terep. 

A jövő önvezető autói így látják majd a világot 2

Az ilyen önjáró kis városi buszok elengedhetetlen kelléke a LiDAR

Ez elengedhetetlen érzékszerv a jövő önvezető autóinál, hiszen a kamerák önmagukban nem elegendőek a pontos távolságmérésre, 3D-s képalkotásra, valamint a hirtelen változó fényviszonyokat, illetve a fény hiányát is rosszul tűrik. Tehát kell valami, ami megmondja, hány méterre csoszog át a gyalogátkelőn a szomszéd néni, van-e értelme még fékezni.

Erre olcsó válasz az autóiparban jó ideje alkalmazott radartechnika, ami a távolságtartó, adaptív tempomatoknál már szériagyártásban alkalmazott, bevált megoldás. Csakhogy a képalkotás terén a LiDAR verhetetlen, pontosabb, gyorsabb, csak még a gyerekbetegségeket kell leküzdeni, és az árat lejjebb faragni.

Mit akarunk? Olcsó és zseniális LiDAR-t! Mikor akarjuk? Most!

A lézerradarok kutatása már hosszú évek óta folyik, a Ford például már 2014-ben büszkén hirdette a fejlesztés alatt álló technikát. Akkor az egységek még méretes, konzolon tetőre szerelt hengerek voltak, esély sem volt a karosszériába rejtésre, a korabeli hírek szerint ez a rendszer maximum hetven méterig látott el lézercsápjai segítségével. 

Széljegyzet volt csupán a rengeteg autós hír között, azóta viszont eltelt hat év, és az idei CES kiállításon Las Vegasban már szinte minden közlekedési cégnél ott voltak a lézerradarok. Most jött el a technológia vadnyugat korszaka, elégetésre váró befektetői tőkével az ölben nőttek ki a földből újabb és újabb próbálkozások. Céljuk beférkőzni a nagyobb gyártók kegyeibe beszállítóként, vagy elég csábító falatként eladó sorba kerülni. Kaotikus az összkép, ami határozottan tisztulni fog, sokan kibuknak majd, de az évek óta meghatározó nevek feltehetően maradnak. 

A jövő önvezető autói így látják majd a világot 3

Természetesen a kínaiak is próbálkoznak, a Hesai és a Robosense a Velodyne egyértelmű másolataival keresnek piacot. Az amerikai cég be is perelte emiatt tavaly, de arról nincs hír, hogy mi lett az eljárás eredménye. Valószínűleg semmi, mert idén januárban a Hesai 173 millió dolláros befektetést gereblyézett össze, többek között a Bosch is a befektetők között volt

Ilyen név a lézerradarok zászlóvivője, a Velodyne. 2007 táján, amikor a vagyonokat érő szenzorok még kétszemélyes KFC-vödör méretű dobozban ültek, a Velodyne már akkor is hitt a technológiában, és úttörőként haladt vele előre. Egyik első termékük, a HDL-64E 120 méterig látott 64 lézerrel, a legújabb fejlesztésük, az Alpha Prime viszont már 245 méterig alkot 360 fokos képet 128 lézerrel. Ma több termékkel próbálkoznak, és a hagyományos radarokat is megpróbálják kiütni, kifejezetten az autó előtti utat figyelő, nagy részletességű képet adó termékeik is vannak már, amelyekre a vészfék rendszerek támaszkodhatnak. 

Így látta az utat a 2007 színvonalát hozó HDL-64E:

Így pedig az Alpha Prime, ami gyakorlatilag ma az egyik csúcsa a lézerszenzoroknak, és így az ára is eléggé borsos még. 

Komoly előrelépés, de a konkurencia sem alszik, a saját LiDAR-t házon belül gyártó Waymo azt állítja, hogy szenzora képes a közeli és akár a 300 méterre lévő tárgyakat is látni, az árak pedig egyre lejjebb kúsznak.

Nem csoda, hogy a Velodyne is egy százdolláros apró érzékelővel próbált erőt demonstrálni idén januárban a CES 2020 világkiállításon. A Velabit kisebb, mint egy Rubik kocka, száz méterre lát el, de 360 fokos kép helyett csak 60 fokos látótérrel. Mérete és ára alapján ez már inkább a takarító, egyéb feladatot ellátó robotok, drónok kiegészítője lehet, és azt mutatja, hogy tényleg a tömegtermelés kapujába ért a lézeres képalkotás.

A jövő önvezető autói így látják majd a világot 4

Ára száz dollár körül lesz, és ez is ellát száz méterre, még ha nem is 360 fokban. Drónokba, utcaseprő robotokba tökéletes

Persze a Velodyne nem fogja rárúgni a globális autógyártásra az ajtót, ehhez egy nagyobb név kell, mint például a Bosch, ami idén év elején jelentette be, hogy saját termékkel száll ringbe. 

Csak rendszerben működik

Nem az a kérdés, hogy van-e igénye az autóiparnak a lézerradarokra, inkább az, hogy ki lesz az első beszállító, aki elég olcsó, megbízható, integrálható megoldást tesz le az asztalra. Ezért kulcskérdés a szoftver, illetve az önvezetéshez szükséges egyéb rendszerekkel, a hagyományos kamerákkal, radarokkal történő együttműködés. Ebből fakadóan lehet, hogy a Bosch már most lemaradásban van, és hiába első körös beszállító, az egyik legnagyobb az autóiparban, ha az informatika világának óriása már évek óta a világ pénzét költi egy teljes rendszer fejlesztésére. 

A jövő önvezető autói így látják majd a világot 5

Az önvezető rendszerek fő érzékszerve lesz a LiDAR, de kell még mellé megoldás bőven. Mondjuk egy hőkamera, ami fényviszonyoktól függetlenül jól érzékeli az élőlényeket, a képen például az embereket

A Google anyavállalata, az Alphabet számára kísérleteket folytató, fentebb már említett Waymo hosszú évek óta gyűjti a gyakorlati tapasztalatokat. Ötödik generációs új rendszerük már ötszáz méternél messzebbről is beazonosítja a különböző környezeti elemeket, ideértve a gyalogosokat és a stoptáblákat is. Egy autóajtó nyitását, valamint a kátyúkat ugyancsak több száz méterről képes észlelni és feldolgozni a rendszer. 

Bár a technika is komoly előrelépés, a sikere szempontjából talán még ennél is fontosabb, hogy mindössze feleannyiba kerül, mint az előző generáció. A költségeken a Waymo állítása szerint a tervezési és gyártási folyamatok egyszerűsítésével sikerült sokat fogni. 2017-es hírek szerint a csúcstechnológiás LiDAR szenzorok akkori ipari átlagnak számító 75 ezer dolláros (24 millió forint) darabonkénti árát mintegy 90 százalékkal tudták csökkenteni – ez 7500 dollár (2,4 millió forint) környéki árcédulának felel meg, a legfrissebb jelentések pedig már 4000 dolláros árszintről szólnak.

A jövő önvezető autói így látják majd a világot 6

Az önvezetés valódi 4-5. szintjeihez a LIDAR is kevés magában. Több kamera, és több speciális LIDAR kell a teljes képalkotáshoz, de talán a képet feldolgozó szoftver még fontosabb

A Waymo erre a szintre 32 millió, forgalomban megtett kilométer után jutott el, és  LiDAR-okkal együtt már összesen 29 érzékelő információit dolgozza fel a fedélzeti rendszer. 

Problémák? Azok még vannak

Idáig ömlött a pénz az ágazatba, 2030-ra már húszmilliárd dolláros piacot jósolnak a technológiának, a Velodyne értékét pedig 1,8 milliárd dollárra becsülték tavaly. A jósolt növekedéshez viszont pár akadályt még át kell ugrani. Egyrészt a ma elterjedt, 360 fokos képet adó, sok mozgó alkatrészekből álló “pörgő” lézerradarok sosem lesznek elég olcsóak, és a henger alakú kialakítás is okoz problémákat. Egyszerűen túl komplex szerkezetek, nehezen építhetőek be feltűnés nélkül egy formatervbe, magas a meghibásodás lehetősége, ezért az új fejlesztések célja, hogy elhagyják a mozgó alkatrészeket. 

A jövő önvezető autói így látják majd a világot 7

A Pioneer fejlesztette 3D-LIDAR már nem igényel forgó alkatrészt, és elég apró ahhoz, hogy az átlagos fényszóróba elrejthető legyen

Komoly probléma még a zavarhatósága, a RobustNet Research Group a Michigani Egyetemen kimutatta, hogy a LiDAR alapú észlelési rendszerek is átverhetőek. Célzott támadással a szenzorok nem létező tárgyakat érzékelhetnek, ezzel hirtelen fékezésre késztetve az autót.

Még komolyabb probléma a koronavírus hatása. Mivel az autóipar globálisan parkoló pályára állt, a pénzcsapok is elapadtak, a kutatásokat felfüggesztették. A megjósolt fejlődési ütem így biztos nem tartható, de az eddig tapasztalt árzuhanás már megtette hatását. Ahogy a viharfelhők elvonulnak, a százdolláros érzékelőkre újra lesznek vevők.

források:
Pitchbook.com/The Future of Automotive Lidar
Popular Science/Self-driving cars still have major perception problems
TheVerge.com/LIDAR sensors aren’t just for self-driving cars anymore

 

Kapcsolódó címkék: LIDAR önvezető