السيارات الكهربائية: ما هي استخدامات أجهزة LiDAR ولماذا ستصبح أكثر انتشارًا؟

لقد أدى ظهور السيارات الكهربائية إلى تحويل السباق إلى حد ماسيارة مستقلةفي الخلفية. وتركز استثمارات الشركات المصنعة بشكل رئيسي علىتطوير البطاريات والمحركات الكهربائية ذات الكفاءة، لا سيما لأنه في أوروبا (ولكن ليس فقط)، بحلول عام 2035،لن تتمكن هذه الشركات المصنعة نفسها من تسويق السيارات الحرارية الجديدة. وفي السنوات القادمة، سيكون هذا هو الحال أيضًا في كل مكان آخر،حتى داخل البلدان التي تبدو اليوم الأكثر تمرداً.

وفيسيارة كهربائيةتميل إلى أن تصبح ديمقراطية على نطاق واسع، وهذا هو الحال أقل قليلاًالسيارة المستقلة بالكامل. ولأسباب مختلفة. وبالفعل، بالإضافة إلى الجانب التكنولوجي الذي لا يزال يتعين تحسينه، هناك عوامل أخرى يجب أخذها في الاعتبار،بدءا من البنية التحتية(اتصال Car2X، المدن المتصلة، وما إلى ذلك)، ولكن أيضًااللوائح المختلفة التي تحكم تطوير السيارات ذاتية القيادة.

وقد وافق المشرع على وجود ذلكستة مستويات من الحكم الذاتي للمركبة. تسمح بعض المناطق باستخدام هذا المستوى أو ذاك، والبعض الآخر لا يسمح بذلك، والبعض الآخر على أساس تجريبي. على سبيل المثال،تم السماح بالقيادة الذاتية من المستوى 3 في أوروبا منذ عام 1^يكونسبتمبر الماضي، ولكن هذا ليس هو الحال في كل مكان. لاكتشاف المستويات المختلفة للاستقلالية بشكل أكثر دقة، لا تتردد في إلقاء نظرة عليهامقالتنا المخصصة، ولكن أيضًا إلى الرسم البياني الخاص بنا المنشور أدناه.

ما هو ليدار؟

كما ذكرنا أعلاه قليلًا، فإن تقنية LiDAR ليست في الحقيقة، إن لم تكن على الإطلاق، ديمقراطية في سياراتنا. على سبيل المثال، سيارات الإنتاج النادرة التي سيتم تجهيزها بها هيمرسيدس EQSمع خيار Drive Pilot، أو أول سيارة دفع رباعي وأول سيارة كهربائية من لوتسإلكتر. يمكننا أيضًا أن نستشهد بـنيو ET7والعلامة التجارية الجديدةفولفو EX90.

لكن تقنية LiDAR ليست جديدة: لقد تمكنا من ذلكاكتشاف في CES في لاس فيغاس في عام 2016! يشير اختصار LiDAR إلى "كشف الضوء والمدى". هذه طريقة حسابية تجعل من الممكن تحديدهاالمسافة بين المستشعر والعائق المستهدف. يستخدم LiDAR شعاع الليزر للكشف والتحليل والتتبع.

بمعنى آخر، إنه نوع من المكونات الإلكترونية الكبيرة التي تعد جزءًا من عائلة أجهزة الاستشعار. يقوم المستشعر بجمع البيانات حول المعلمة الفيزيائية مثل درجة الحرارة أو الرطوبة أو الضوء أو الوزن أو حتى المسافة.

من خلال معرفة سرعة الضوء، يستطيع LiDAR حساب المسافة إلى كل جسم بدقة من التأخير بين انبعاث نبضة الليزر ونبض العودة. كل ثانية،وبالتالي يأخذ هذا النظام ملايين النقاط لقياس المسافة بدقة، والتي يمكننا من خلالها إنتاج مصفوفة ثلاثية الأبعاد لبيئتها. يمكن أن يوفر هذا التعيين التفصيلي معلومات حول موضع وشكل وسلوك الأجسام المتحركة أو الأشخاص.

كيف يعمل ليدار؟

يرى LiDAR كل شيء، مثل الكاميرا، ولكن قوته تكمن في أنه يساعد أيضًا نظام الكمبيوتر في السيارةللتنبؤ بسلوك الأشياء وتكييف القيادة وفقًا لذلك. وهو أمر لا تفعله التقنيات الأخرى الموجودة في سياراتنا اليوم.

في معظم الأحيان، يوفر رادار واحد قياسات ثابتة للمسافة والسرعة،ولكن يمكن معاقبة أدائها قليلاً بسبب الطقس، في حين أن الدقة أقل ولا يمكنها رسم تفاصيل صغيرة على مسافات طويلة.

بالإضافة إلى الرادار، هناك أيضًا الكاميرا، وهي تقنية تستخدم بشكل متكرر في سياراتنا الحديثة، ولكن هذه التقنية تعتمد بشكل كبير على الذكاء الاصطناعي القوي والبرامج ذات الصلة لترجمة البيانات الملتقطة إلى تفسيرات ثلاثية الأبعاد. يمكن أن تؤثر الظروف البيئية والإضاءة أيضًا على تقنية رؤية الكاميرا.

لذلك يُطلق على الحل اسم LiDARيوفر هذا الجسم الكبير بيانات قياس دقيقة ثلاثية الأبعاد عبر مسافات قصيرة وطويلة، حتى في ظروف الطقس والإضاءة الصعبة. يمكن أيضًا دمج LiDAR مع البيانات الحسية الأخرى لإنتاج التمثيل الأكثر دقة قدر الإمكان للأجسام الثابتة والمتحركة في البيئة.

حتى أكثر من الرادارات والكاميرات، LiDARيولد على الفور كمية هائلة من القياسات ويمكن أن تكون دقيقة في حدود سنتيمتر واحدالأمر الذي يتطلب قوة حاسوبية هائلة داخل السيارة لإدارة ومعالجة كافة البيانات. قد يكون تحويل بيانات LiDAR إلى خرائط ثلاثية الأبعاد تستخدم لتفسير البيئة أسهل من تحويل صور الكاميرا، والتي تتطلب الكثير من التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي.

إن استخدام الليزر وليس الكاميرات يعني أنك لا تتأثر بالتغيرات في الإضاءة المحيطة وتعمل بشكل جيد في جميع ظروف الإضاءة المنخفضة. الميزة الأخرى هي أيضًا سرعة معالجة البيانات. بيانات LiDAR هي قياسات مباشرة للمسافة. ونظرًا لأنها لا تحتاج إلى فك شفرتها أو تفسيرها، فإنها تتيح التشغيل السريع وتقلل من المعالجة المطلوبة.

مجالات أخرى لتطبيق LiDAR

لا يُستخدم نظام LiDAR في قطاع السيارات فقط، بل على العكس من ذلك، تستخدمه بعض القطاعات لفترة أطول، كما هو الحال في قطاع الطيران. هناك ثلاثة أنواع:

• الغلاف الجوي: يستخدم الأشعة فوق البنفسجية التي يمكن من خلالها اكتشاف التغيرات في الغلاف الجوي العلوي (تركيزات النيتروجين والأكسجين، وما إلى ذلك)، وتقديم معلومات عن تطور الهباء الجوي (الغبار، والسحب البركانية، وحرائق الغابات، وما إلى ذلك)
• الطبوغرافية: يستخدم الأشعة تحت الحمراء التي يمكن من خلالها إعادة إنتاج خرائط البيئات الأرضية المختلفة (الشبكات الهيدرولوجية، والغابات، والمناطق الحضرية، والسواحل، وما إلى ذلك)
• قياس الأعماق: يستخدم الأشعة تحت الحمراء المضافة إلى الأشعة الخضراء للحصول على بيانات عن قاع البحر، وغالبًا ما تكون على السواحل. تكتشف الأشعة تحت الحمراء سطح الخط الساحلي والمياه، بينما يعبر الشعاع الأخضر المسطحات المائية ليتلامس مع قاع البحر وبالتالي يحدد عمق الأشياء المكتشفة (حطام، شعاب مرجانية، إلخ).

ومع ذلك، يظل هذا النوع من أجهزة LiDAR مكلفًا للغاية. بالنسبة للكشف الأرضي، يُفضل نوعان من أجهزة LiDAR، الأقل تكلفة والفعالة في المجال المفضل لديهم:

• متحرك: هذا هو الذي يستخدم للسيارات، جهاز الاستشعار متحرك ومقترن بنظام ملاحة بالقصور الذاتي (مثل الطيران) من أجل تعويض الحركات الطفيلية.
• إصلاح: يتم تركيب المستشعر على حامل ثلاثي الأرجل، ويتم استخدامه لتحليل المباني أو المناطق الطبيعية، سواء في الهواء الطلق أو في الداخل. ربما تكون قد صادفت بالفعل مهندسًا في الشارع يستخدم هذا النوع من التكنولوجيا لإجراء القياسات على وجه الخصوص.

لكن المستقبل يكمن في نوع آخر من أجهزة LiDAR:الحالة الصلبةأو LiDAR في الحالة الصلبة. لا تحتوي على أجزاء متحركة، مما يقلل من حجمها وتصميمها. وبالتالي فإن تكلفتها ستكون أقل تكلفة بكثير. في الوقت الحالي، يستخدم المصنعون أجهزة LiDAR الهجينة، مع بعض الأجزاء المتحركة.

أهمية LiDAR للسيارات ذاتية القيادة في المستقبل

إذا كانت الشركات المصنعة بشكل عام متقدمة بشكل جيد في هذا الموضوع، على الرغم من النكسة الطفيفة الناجمة عن المسيرة القسرية للطاقة الكهربائية، فإن المشرع هو الذي ستكون له الكلمة الأخيرة. لا تزال هناك العديد من العوامل التي يجب أخذها بعين الاعتبار ودرجة استقلالية السيارة لا تعتمد على نفسها فقط،ولكن أيضًا البيئة المحيطة به. ولذلك، يجب أن تكون المدن متصلة لتبسيط حركة المرور أو حتى إرسال المعلومات إلى المركبات ذاتية القيادة للإبلاغ عن هذه المشكلة أو تلك.

ومع ذلك، من الواضح أن تقنية LiDAR ستظل "قلب" السيارة ذاتية القيادة في المستقبل، وكما تعلمون بالتأكيد، خاصة عندما تنظرون إلى بعض واجهات المعلومات والترفيه من بعض الشركات المصنعة،التقنيات الرقمية ليست بالضرورة مجالهم المفضل.

وبالتالي، يقوم بعض المصنعين بتفويض هذه الأنشطة إلى شركات متخصصة في التقنيات الجديدة. وهذا هو الحال، على سبيل المثالتحالف رينو-نيسان-ميتسوبيشي الذي دخل في شراكة مع Waymo، وهي شركة مملوكة لجوجلليس فقط للجانب التكنولوجي، ولكن أيضًا لتقييم فرص السوق والعمل المشترك من أجل توفير إطار تجاري وقانوني وتنظيمي للسيارات ذاتية القيادة في فرنسا واليابان.

من جانبه،تسلايكونبالتأكيد لا يؤمن بتقنية LiDAR,ولا للرادارات. يعتقد إيلون موسك أنه من الممكن بالفعل تقديم قيادة ذاتية بالكامل تعتمد فقط على الكاميرات. من أجل تقليل التكاليف وتعقيد تنفيذها. المستقبل سيخبرنا من كان على حقبين الشركات المصنعة التي تعتمد على LiDAR، وأولئك الذين يفضلون الكاميرات وحدها.

للذهاب أبعد من ذلك
السيارة ذاتية القيادة بنسبة 100%، ماذا لو كانت في النهاية مجرد خيال بسيط؟