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Warum Experten glauben, billiger, besser Lidar ist in der Nähe die Ecke

Warum Experten glauben, billiger, besser Lidar ist in der Nähe
 die Ecke

Aurich / Getty Am 3. November 2007 haben sechs Fahrzeuge Geschichte geschrieben, indem sie erfolgreich ein simuliertes städtisches Umfeld – unter Einhaltung der kalifornischen Verkehrsgesetze – ohne Fahrer am Steuer navigierten. Fünf der sechs hatten einen revolutionären neuen Lidar-Sensor, der kürzlich von einem Hersteller von Audiogeräten namens Velodyne vorgestellt wurde.
Ein Jahrzehnt später ist Velodyne Lidar weiterhin eine entscheidende Technologie für selbstfahrende Autos. Die Lidar-Kosten sinken, sind aber immer noch ziemlich teuer. Velodyne und ein Schwarm von Startups versuchen das zu ändern.
In diesem Artikel befassen wir uns intensiv mit der Lidar-Technologie. Wir werden erklären, wie die Technologie funktioniert und welche Herausforderungen Technologen stellen, wenn sie versuchen, Lidar-Sensoren zu bauen, die die anspruchsvollen Anforderungen für kommerzielle selbstfahrende Autos erfüllen.
Einige Experten glauben, dass der Schlüssel zum Bau von Lidar, der Hunderte von Dollar anstelle von Tausenden kostet, das mechanische Design von Velodyne ist – bei dem ein Laser mehrmals pro Sekunde um 360 Grad dreht – zugunsten eines Solid-State-Designs, das nur wenige oder gar keine hat bewegliche Teile. Das könnte die Geräte einfacher, billiger und viel einfacher in der Massenproduktion machen.
Niemand weiß, wie lange es dauern wird, kosteneffektives Lidar für Kraftfahrzeuge zu bauen. Aber alle Experten, mit denen wir gesprochen haben, waren optimistisch. Sie wiesen auf die vielen früheren Generationen von Technologien hin – von Taschenrechnern bis zu Antiblockierbremsen -, die radikal billiger wurden, da sie maßstabsgetreu hergestellt wurden. Lidar scheint sich auf einem ähnlichen Entwicklungsweg zu befinden, was darauf hindeutet, dass die Lidarkosten auf lange Sicht kein Hindernis für die Einführung von selbstfahrenden Autos sein werden.
Ein ungewöhnlicher Lidar-Pionier
Vergrößern / Das 64-Kanal-Lidar von Velodyne war ein Durchbruch für fahrerlose Autos. Seit den 1960er Jahren verwenden Wissenschaftler Laserlicht, um Distanzen zu messen, als ein Team vom MIT die Entfernung zum Mond präzise gemessen hat, indem es Laserlicht von ihm abprallte. Aber die Geschichte von Lidar für selbstfahrende Autos beginnt mit dem Unternehmer und Erfinder David Hall.
In den frühen 2000er Jahren war Hall der Gründer und CEO von Velodyne, einem erfolgreichen Audiogerätehersteller. Hall war auch ein Robotik-Enthusiast.
“Wir erschienen auf BattleBots und Roboterkriege um diese Zeit, die meistens eine Ausrede war, um unseren Velodyne-Lautsprecher zu bewerben, ” Hall erzählte Verdrahtet in einem kürzlichen Interview.
Als DARPA, die militärische Forschungsagentur, die das Internet ins Leben rief, ein Roboter-Autorennen mit dem Namen “Grand Challenge” ankündigte, entschied sich Hall für den Eintritt. Für den Wettbewerb im Jahr 2004 bauten Hall und sein Bruder einen Roboter, der von zwei Kameras gesteuert wurde. Dieser Ansatz funktionierte nicht gut genug, um das Rennen zu beenden – aber auch nicht der Roboter eines anderen.
Für das zweite DARPA-Rennen im Jahr 2005 gaben die Brüder Hall ihre Kameras auf und konzentrierten sich stattdessen auf Lidar. Andere Teams benutzten ebenfalls Lidar, aber Lidar-Sensoren auf dem Markt waren primitiv. Ein beliebtes Lidar war damals der SICK LMS-291. Dies war ein zweidimensionales Lidar-System, das heißt, es konnte nur ein einzelnes horizontales Segment der Welt scannen.
Das half Autos dabei, Objekte wie Mauern und Baumstämme zu erkennen, die vom Boden aus hochkamen. Aber es könnte bringt Teams in Schwierigkeiten wenn sie Hindernisse begegneten – wie Eisenbahnkreuzungen – mit unregelmäßigeren Formen. Und es war nutzlos, wenn Autos Objekte – etwa die Unterscheidung eines Fußgängers von einem Straßenschild – eigentlich erkennen wollten, statt nur Hindernissen auszuweichen.
Vergrößern / Die dreidimensionale Punktewolke eines Velodyne 64-Laser-Lidars (links) ist viel reicher als die von zweidimensionalen Lidars wie der SICK 200-Serie aufgenommenen Punktwolken (rechts). Die Brüder Hall entwickelten daher eine neue Art von Lidar. Sie montierten einen Stapel von 64 Lasern auf einen rotierenden Kardanring, der um 360 Grad gedreht wurde. So konnte die Einheit eine wirklich dreidimensionale Sicht auf die Welt rund um das Fahrzeug gewinnen.
Die Brüder Hall haben das Rennen 2005 nicht gewonnen, aber ihr überlegener Lidarsensor hat das Interesse anderer Teams geweckt. Zum Zeitpunkt des dritten und letzten DARPA-Rennens von DARPA im Jahr 2007 hatte Velodyne damit begonnen, Lidar-Einheiten herzustellen und zu verkaufen. Hall trat nicht in das Rennen 2007 ein, aber die meisten der Top-Teams – darunter fünf von sechs der späteren Gewinner – waren Velodyne Lidar.

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