ऑटोमोटिव LiDAR तकनीक का अवलोकन

ऑटोमोटिव LiDAR तकनीक का संक्षिप्त परिचय

• स्वायत्त ड्राइविंग वाहनों के लिए LiDAR
  LiDAR, Light Detection and Ranging का संक्षिप्त रूप है, और यह इन्फ्रारेड लेज़र प्रकाश का उपयोग करके दूरस्थ वस्तुओं तक की दूरी मापने की विधि है। यह तकनीक नई नहीं है, और इसका उपयोग वनस्पति, शहरी भू-आकृति, छिपे हुए पुरातात्विक स्थलों, भवन निर्माण और augmented reality में किया जाता रहा है। LiDAR, उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेज बनाने की अपनी क्षमता के कारण स्वायत्त ड्राइविंग वाहनों की "आंखों" की तरह काम करता है, और सटीक दूरी अनुमान के लिए आवश्यक है। हालांकि, LiDAR की कमी इसकी ऊंची लागत है.

• ऑपरेटिंग wavelength
  LiDAR सिस्टम मुख्य रूप से इन्फ्रारेड क्षेत्र की दो wavelength पर काम करने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं: 905 nm (near-infrared, NIR) और 1550 nm (short-wave infrared, SWIR)। wavelength का चयन लेज़र स्रोत की output power, detector की sensitivity, और प्राकृतिक तथा कृत्रिम प्रकाश स्रोतों के हस्तक्षेप पर निर्भर करता है। 905 nm दृश्यमान प्रकाश के अधिक निकट है, इसलिए यह आंखों के लिए हानिकारक हो सकता है, जबकि 1550 nm में eye safety अधिक होती है.

• Photodetector
  LiDAR में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले detector Avalanche Photodiodes (APDs) हैं, जो silicon, germanium, और indium gallium arsenide से बनाए जाते हैं। SPADs एकल photon पर प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे बहुत सटीक दूरी माप संभव होती है.

• दूरी मापने की तकनीकें

  • direct time of flight (dToF): लेज़र pulse छोड़कर और reflected signal को detect करके दूरी मापने की विधि.
  • frequency-modulated continuous wave (FMCW): transmitted pulse की frequency को modulate करके दूरी और गति को एक साथ मापा जा सकता है.

• मैकेनिकल LiDAR सिस्टम

  • scanning LiDAR: 360° horizontal field of view प्रदान करता है, और Waymo का Laser Bear Honeycomb इसका एक उदाहरण है.
  • MEMS-mirror LiDAR: moving laser source की जगह MEMS mirror का उपयोग करके लेज़र प्रकाश को reflect करता है.

• solid-state LiDAR सिस्टम

  • flash LiDAR: स्थान को फोटो की तरह capture करके real-time 3D rendering प्रदान करता है.
  • optical phased array (OPA) LiDAR: silicon photonics का उपयोग करके chip पर scanning LiDAR लागू करने का एक आधुनिक तरीका है.

• संदर्भ सामग्री
  विभिन्न सामग्री LiDAR तकनीक की दिशा और तुलना प्रदान करती हैं.

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Hacker News राय

• यह देखकर आश्चर्य कि Velodyne के rotational scanner अब भी इस्तेमाल हो रहे हैं। लागत ज़्यादा है, और लगा था कि flash LIDAR या MEMS mirror इन्हें replace कर देंगे

  • Continental ने एक flash LIDAR कंपनी का अधिग्रहण किया था, लेकिन mass market नहीं बन पाया
  • Waymo वाहनों के कोनों पर rotational LIDAR इस्तेमाल कर रहा है, और सस्ते, flush-mounted विकल्पों की ज़रूरत है
  • LIDAR की position असुरक्षित हो सकती है, और millimeter phased-array radar एक विकल्प बन सकता है
  • यह दावा कि LIDAR का दिखना कार जैसा होना चाहिए, वैसा ही है जैसे शुरुआती कारों को घोड़ा-गाड़ी जैसा दिखना चाहिए था
  • pulsed LIDAR में continuous LIDAR की तुलना में interference की समस्या कम होती है

• Hacker News पर मिला LIDAR obstacle detection algorithm

  • self-driving car कंपनी के Git repository से लीक हुआ algorithm
  • Velodyne HDL-32E के लिए कोड, जो कई चरणों में काम करता है और obstacle detection का मुख्य तरीका है
  • NaN points को handle करता है, और इसे cache-efficient row-major matrix layout में फिर से लिखा गया है
  • सरल लेकिन प्रभावी obstacle detection तरीका

• automotive FMCW LiDAR विकसित करने का अनुभव

  • यह बाज़ार तक नहीं पहुँच पाया, और लागत घटाना मुश्किल था
  • automotive market में margin कम है

• सवाल कि क्या LIDAR ड्राइवरों या pedestrians के लिए खतरनाक है

• LIDAR की high-resolution image बनाने की क्षमता पर सवाल

  • automotive radar fixed होता है, और LIDAR भी fixed होगा
  • rotating radar continuous resolution देता है, जबकि LIDAR sampling करता है
  • LIDAR की ताकत accuracy और height measurement में है

• LIDAR तकनीक पर सकारात्मक राय और Musk का विरोध

• सवाल कि क्या consumer laser pointer से LIDAR को निष्क्रिय किया जा सकता है, और क्या इसके बचाव के लिए कोई system है

• LIDAR की ऊँची लागत और miniaturization की ज़रूरत

  • समय के साथ यह हल होने वाली समस्या है, और इस पर पर्याप्त engineering effort है

• सवाल कि क्या कोई ऐसा LIDAR unit है जो घर को high resolution में scan कर सके