فناوری لیدار که به معنی تشخیص و بردسنجی با نور است، در ابتدا ابزاری علمی و تخصصی در حوزه‌هایی مانند هواشناسی و نقشه‌برداری بود. اما ورود این تکنولوژی به دنیای خودرو، فصل تازه‌ای از نوآوری را رقم زد. امروز لیدار به یکی از ارکان کلیدی سیستم‌های رانندگی خودکار تبدیل شد و در بسیاری از خودروهای پیشرفته، نقش چشم دقیق و بی‌خستگی را ایفا می‌کند. این فناوری با استفاده از تابش نور لیزری و اندازه‌گیری مدت زمانی که پرتو برای رفت و برگشت به جسم نیاز دارد، قادر است محیط پیرامون خودرو را با دقت خیره‌کننده مدل‌سازی کند.

اصول عملکرد لیدار

عملکرد لیدار بر پایه ارسال پالس‌های لیزری و محاسبه زمان لازم برای بازتاب آن بر می‌گردد. این زمان با تقسیم بر سرعت نور، تبدیل به فاصله می‌شود و دستگاه با جمع‌آوری هزاران و حتی میلیون‌ها اندازه‌گیری مشابه، نقشه‌ای سه‌بعدی از محیط می‌سازد. در مدل‌های مکانیکی، از آینه‌های دوار برای پخش پرتو در زوایای مختلف استفاده می‌شود. در حالی که در مدل‌های حالت‌جامد، شبکه‌های فوتونیکی سیلیکونی، وظیفه انجام این کار را بدون قطعات متحرک بر عهده دارند.

مزایای لیدار در خودروها

حسگرهای لیدار می‌توانند فاصله و ابعاد اجسام را با دقتی بیشتر از دوربین‌ها و رادارها به‌تنهایی تعیین می‌کنند. حتی در شرایط نور کم یا ناپایدار، مانند شب یا مه، لیدار عملکردی پایدار و دقیق ارائه می‌دهد. برخلاف دوربین که برای تخمین فاصله نیاز به پردازش سنگین تصاویر دارد، لیدار مختصات سه‌بعدی را به‌صورت مستقیم ارائه می‌کند، در نتیجه پردازش اولیه ساده‌تر و سریع‌تر انجام می‌شود و این ویژگی برای خودروهای خودران در سطوح بالای اتوماسیون ضروری است.

تاریخچه توسعه جهانی

در دهه ۱۹۶۰ میلادی، نخستین استفاده‌های عملی از لیدار در هواشناسی و نقشه‌برداری انجام شد. در دهه ۱۹۹۰ این فناوری آرام‌آرام راه خود را به صنعت خودرو باز کرد. هرچند هزینه بالا و ابعاد بزرگ، مانع از استفاده گسترده آن شد. اوج شکوفایی در دهه ۲۰۱۰ با ظهور شرکت‌هایی مانند Velodyne رخ داد که حسگرهای چندوجهی مکانیکی را به بازار آوردند و پروژه‌های خودروی خودران گوگل را امکان‌پذیر ساختند. در دهه ۱۴۰۰ خورشیدی، چین به‌سرعت وارد میدان شد و با کمک شرکت‌هایی چون Hesai و RoboSense و سرمایه‌گذاری‌های کلان، توانست هزینه تولید را کاهش دهد و استفاده از لیدار را حتی در خودروهای سطح دو و سه نیز ممکن سازد.

برندهای کلیدی در بازار جهانی

بازار جهانی لیدار خودرو امروز پر از بازیگران مهم است. شرکت Velodyne آمریکا، با حسگرهای Puck و Alpha Prime، نقطه عطفی در دقت و میدان دید ایجاد کرده است. برند Innoviz با ارائه سامانه‌های Solid-State، همکاری نزدیکی با BMW دارد. شرکت Luminar با تمرکز بر برد بلند و پوشش میدان دید گسترده، به شریک فناوری Volvo بدل شد. در سوی دیگر، Hesai چین با حسگر AT128 و تراکم نقطه‌ای بسیار بالا، جایگاه رهبر بازار چین را تصاحب کرده و RoboSense نیز با فناوری‌های ترکیبی MEMS و مکانیکی، پیشرفت چشمگیری داشته است.

بازار چین و شتاب توسعه

در پنج سال اخیر، چین نه‌تنها بزرگ‌ترین مصرف‌کننده لیدار خودرو شد، بلکه در توسعه و بومی‌سازی آن نیز پیشگام است. برندهای بومی مانند NIO، XPeng و Li Auto مدل‌هایی با حسگرهای لیدار تولید انبوه کرده‌اند. برای نمونه، خودروی XPeng P5 نخستین مدل تولید انبوه جهان بود که دو حسگر لیدار حالت‌جامد را در سپر جلو خود جای داد. سرمایه‌گذاری دولت چین در زیرساخت‌های جاده‌های هوشمند و پروژه‌های شهری باعث شد تا لیدار، علاوه بر خودروها، در چراغ‌های شهری و تقاطع‌های هوشمند نیز نقشی کلیدی ایفا کند.

مقایسه لیدار با رادار و بینایی ماشین

از نظر دقت، لیدار توانایی شناسایی جزئیات را با کیفیتی فراتر از رادار و بینایی ماشین ارائه می‌دهد. با این حال برد لیدار معمولاً کمتر از رادار میلی‌متری است. در شرایط آب‌وهوایی بسیار بد مانند باران سیل‌آسا یا برف سنگین، تا حدی دچار کاهش عملکرد می‌شود. رادار در چنین شرایطی مقاوم‌تر است. اما نمی‌تواند نقشه‌ای با وضوح مشابه لیدار تولید کند. از نظر هزینه نیز لیدار هنوز گران‌تر از رادار است، هرچند کاهش قیمت‌ها با تولید انبوه در حال نزدیک‌تر کردن این فاصله است.

آینده لیدار در خودروهای خودران

پیش‌بینی می‌شود که تا سال ۱۴۱۰، لیدار در خودروهای سطح دو پیشرفته و در همه خودروهای سطح سه تا پنج به‌صورت استاندارد استفاده شود. بازار به سمت حسگرهای حالت‌جامد پیش می‌رود که کوچک‌تر، مقاوم‌تر و ارزان‌ترند. یکپارچه‌سازی لیدار با نقشه‌های دقیق و سیستم‌های ارتباطی V2X، آینده‌ای را نوید می‌دهد که خودروها نه‌تنها محیط خود را می‌بینند؛ بلکه اطلاعات را به‌صورت لحظه‌ای با دیگر خودروها و زیرساخت‌های اطراف به اشتراک می‌گذارند.

چالش‌ها

با وجود رشد سریع، استفاده گسترده از لیدار همچنان با موانعی همراه است. هزینه بالای تولید، حتی در شرایط انبوه‌سازی، برای خودروهای اقتصادی چالش‌برانگیز است. طراحی خودروهایی که این حسگر را بدون خدشه‌دار کردن آیرودینامیک و زیبایی‌شناسی بدنه در خود جای دهند، نیازمند نوآوری صنعتیست. حجم عظیم داده‌های تولیدشده توسط لیدار، سخت‌افزارهای پردازشی قدرتمندی طلب می‌کند که بهینه‌سازی آن‌ها زمان‌بر است. علاوه بر این، شرایط جوی سخت مانند برف یا گردوغبار می‌تواند مسیر نور لیزر را دچار پراکندگی و کاهش دقت کند.

جمع‌بندی

لیدار دیگر یک فناوری لوکس تحقیقاتی نیست. این فناوری اکنون به ابزار ضروری صنعت حمل‌ونقل خودکار بدل شد و مسیر تکامل خودروهای خودران را شکل می‌دهد. با سرعت بالای توسعه در چین، همکاری گسترده میان شرکت‌های آمریکایی و اروپایی و پیشرفت مداوم در حسگرهای حالت‌جامد، آینده‌ای ترسیم می‌شود که در آن خودروها دیدی دقیق‌تر و تصمیم‌گیری ایمن‌تری خواهند داشت.