Los innovadores sensores Lidar son una tecnolog\u00eda clave en la industria automovil\u00edstica del futuro. Numerosos procesos automatizados que son relevantes para la conducci\u00f3n aut\u00f3noma pr\u00e1cticamente no podr\u00edan llevarse a cabo sin la ayuda de Lidar. Cada segundo se realizan miles de mediciones de distancias individuales a partir de entre 10 y 30 im\u00e1genes en 3D, que se agrupan generando un mapa tridimensional exacto del entorno del veh\u00edculo. De forma similar a la medici\u00f3n por radar, los sensores ayudan a detectar los obst\u00e1culos y a medir las distancias.<\/p>\n
A diferencia de la medici\u00f3n por radar, LiDAR, como ya se puede deducir por su nombre, utiliza un procedimiento \u00f3ptico para la medici\u00f3n.
El sensor emite rayos l\u00e1ser y estos se reflejan en un objeto. El sensor vuelve a recibir los rayos reflejados y estos son evaluados por un ordenador que est\u00e1 conectado.<\/p>\n
Para la evaluaci\u00f3n de los pulsos l\u00e1ser emitidos, existen distintos procedimientos tecnol\u00f3gicos.<\/p>\n
El m\u00e9todo m\u00e1s extendido se denomina medici\u00f3n Time to Flight (ToF).<\/strong><\/p>\n En este m\u00e9todo, se emite un pulso l\u00e1ser infrarrojo (850 y 905\u00a0nm) y se mide el tiempo que transcurre hasta que el sensor vuelve a detectar el rayo reflejado. El desaf\u00edo consiste en que las part\u00edculas infrarrojas de la misma longitud de onda que est\u00e1n presentes en la luz diurna afectan de forma negativa al rayo, provocando interferencias. Por este motivo, los pulsos l\u00e1ser est\u00e1n dotados de un c\u00f3digo similar al c\u00f3digo morse. Tan solo se eval\u00faan las se\u00f1ales recibidas que tengan el mismo c\u00f3digo. El proceso FireFly se basa en pruebas de hip\u00f3tesis que en se\u00f1ales disipadas, con la ayuda de patrones de movimiento de los p\u00edxeles, determinan cu\u00e1les son realistas y cu\u00e1les no. Esto significa que solo los puntos de medici\u00f3n \u00abaut\u00e9nticos\u00bb se comportan seg\u00fan los l\u00edmites de la f\u00edsica, por lo que es posible excluir los puntos de medici\u00f3n \u00abfalsos\u00bb.<\/p>\n Un procedimiento posterior es el m\u00e9todo Frequency Modulated Continous Wave (FMCW)<\/strong>. FMCW ya se conoce por la tecnolog\u00eda de radar, pero a\u00fan no est\u00e1 disponible actualmente en serie.<\/p>\n Con el m\u00e9todo FMCW, el rayo l\u00e1ser emitido (1550\u00a0nm) se modula de forma continua y se cambia su frecuencia (chirp). Esto significa que la frecuencia de la se\u00f1al se aumenta y se reduce peri\u00f3dicamente. Si el rayo l\u00e1ser incide sobre un objeto, se refleja en \u00e9l. Debido al tiempo transcurrido y al cambio peri\u00f3dico de la frecuencia, la frecuencia del rayo recibido var\u00eda con respecto al que se acaba de emitir. La diferencia de estas dos frecuencias es proporcional a la distancia y, por tanto, permite deducir la distancia al objeto. Si el objeto se mueve, se produce un desplazamiento adicional de la frecuencia debido al efecto Doppler. De esta forma es posible determinar tambi\u00e9n la velocidad del objeto.<\/p>\n Los sistemas con una longitud de onda de 1550\u00a0nm (FMCW-LiDAR) son m\u00e1s resistentes frente a la radiaci\u00f3n solar y pueden trabajar con una potencia lum\u00ednica considerablemente inferior, da\u00f1ando menos los ojos (son 40 veces m\u00e1s seguros para los ojos). Los sistemas FMCW-LiDAR ofrecen adem\u00e1s una mayor resoluci\u00f3n que los ToF-LiDAR. Los primeros sensores LiDAR eran muy caros (m\u00e1s de 10\u00a0000\u00a0\u20ac) y muy complejos desde el punto de vista mec\u00e1nico. Por lo tanto, realmente se cuestionaba si podr\u00edan integrarse en la producci\u00f3n en serie de veh\u00edculos. Los espejos giratorios desviaban el rayo l\u00e1ser l\u00ednea a l\u00ednea en la direcci\u00f3n deseada, como en un esc\u00e1ner. El sistema mec\u00e1nico necesario para ello es muy grande y complicado, y requiere la m\u00e1xima precisi\u00f3n para las piezas en rotaci\u00f3n. Los sensores LiDAR son capaces de generar un mapa tridimensional completo del entorno del veh\u00edculo. Los sensores LiDAR son un componente fundamental para implantar la conducci\u00f3n aut\u00f3noma y para hacerla m\u00e1s segura.
Independientemente de ello, el rayo l\u00e1ser debe tener una potencia lum\u00ednica muy elevada para que el pulso emitido no desaparezca entre interferencias en caso de grandes distancias. Sin embargo, la potencia de emisi\u00f3n debe limitarse para proteger los ojos de las personas, por lo que el alcance del procedimiento ToF es limitado. El objetivo es detectar coches con pintura negra a una distancia de 200 metros. Actualmente, el alcance es de unos 80-100\u00a0metros como m\u00e1ximo.
Para determinar la velocidad de las personas u objetos en movimiento, este m\u00e9todo requiere realizar varias mediciones. Hoy en d\u00eda se est\u00e1 trabajando en el desarrollo de algoritmos (proceso FireFly) para aumentar el alcance del m\u00e9todo ToF.<\/p>\n
<\/p>\nSensores LiDAR<\/strong><\/h2>\n
Adem\u00e1s, estos esc\u00e1neres son muy sensibles a la vibraci\u00f3n y los impactos. \u00danicamente cuando se desarrollaron los sensores denominados Solid State, que funcionan sin componentes mec\u00e1nicos, pareci\u00f3 que se abr\u00eda el camino hacia los veh\u00edculos de fabricaci\u00f3n en serie. En el futuro, los precios oscilar\u00e1n en el rango de tres cifras,
y se fabricar\u00e1n campos de sensores, algunos de tama\u00f1o tarjeta, y emisores y receptores para unas 80 l\u00edneas, con m\u00e1s de 100 puntos por l\u00ednea. De este modo ser\u00e1 posible registrar 25 im\u00e1genes por segundo.
Si se colocan varios de estos sensores estrat\u00e9gicamente en el veh\u00edculo, es posible obtener una vista de 360\u00ba.<\/p>\nVentajas e inconvenientes de los sensores LiDAR<\/strong><\/h2>\n
Este mapa no deja lugar a la interpretaci\u00f3n y produce datos reales en 3D.
Con LiDAR es posible determinar con gran precisi\u00f3n las distancias y las velocidades de los objetos.
Sin embargo, los sensores LiDAR tienen dos inconvenientes importantes:<\/p>\n\n
Sensores LiDAR <\/strong><\/h2>\n
Sin embargo, en la pr\u00e1ctica tambi\u00e9n existen desventajas significativas de esta tecnolog\u00eda. La mayor\u00eda de fabricantes de veh\u00edculos coinciden en que, para que un coche pueda utilizarse de forma aut\u00f3noma en el futuro, incluso en tramos dif\u00edciles, ser\u00e1 necesaria la combinaci\u00f3n de LiDAR, radar, tecnolog\u00eda de c\u00e1maras y GPS (Sensor Fusion).<\/p>\n