Pripomoček, ki z zahtevno programsko opremo obdeluje podatke, ki jih priskrbijo svetlobni žarki, bo ključen element samovozečih vozil v prihodnosti. Od blizu smo pogledali lidar.
Kamera na vetrobranskem steklu zgolj prepoznava črte, narisane na cestišču, prepoznava tudi prometne znake, zaznava pešce, kolesarje, vozila, a bodo morala avtonomna vozila znati sama zavijati in zavirati tudi v najslabših vremenskih razmerah, na brezpotjih, ponoči. Ključno bo sodelovanje številnih sistemov v vozilih, od kamer, lidarjev do navigacije ...
Kaj sploh je lidar? Lidar je angleška kratica za besedo Laser Illuminating Detection and Ranging, pravzaprav pa je neke vrste večopravilni senzor oziroma lasersko tipalo, ki ima pregled nad celotno okolico vozila in pravočasno prepozna vsak bližajoč se predmet ali oviro.
Hokejski plošček, ki vse vidi
Pri podjetju Velodyne se ukvarjajo z razvojem lidarjev za potrebe samodejne vožnje. Od blizu so nam predstavili njihovo napravo, poimenovano VLP-16, oziroma plošček, saj po obliki spominja na hokejskega.
"Kratica lidar pomeni zaznavanje in razporejanje svetlobe. Senzor s 16 vrtljivimi laserskimi kanali oddaja na milijone fotonov. Oddaja torej svetlobo, ki se odbije, ko naleti na predmet. To ste lahko vi, zaslon, avtomobil, vse, kar vidimo v okolici," pravi Dieter Gabriel, pri podjetju Velodyne Europe zaposlen v oddelku tehničnega trženja. Lidar torej oddaja svetlobo, ki se odbija. Signal odboja se shrani v napravi, program vozila pa ga ovrednoti.
Hitrost sploh ni pomembna
Lidar zato deluje neodvisno od tega, kako hitro avtomobil vozi. Vsebuje 16 zaporednih laserskih kanalov. To je torej večsnopni lidar, omogoča pa 360-stopinjski 3D-pogled na okolico. "Pri tovrstni tehnologiji je najpomembneje, da se vse dogaja s svetlobno hitrostjo. V trenutku dobimo odboj oddanih laserskih žarkov. Prednost uporabe več laserskih kanalov hkrati je jasnejši in gostejši prikaz okolice," pravi Gabriel.
Če to primerjamo s tehnologijo navadne kamere, ta ponoči "ne vidi". Laserski optični čitalnik oddaja tudi infrardečo svetlobo s spektrom 905 nanometrov. Dokler lahko človek upravlja vozilo in vidi v slabih podnebnih razmerah, na primer v snegu ali dežju, deluje tudi senzor.
Lidarji na vozilih ne bodo opazni
Ohišje, v katerem je zavarovan lidar, je trenutno nekoliko večje kot hokejski plošček, zato ga je na vozilih tudi težje skriti. "Lahko pričakujete, da se bo oblika bistveno pomanjšala. Uvedli bomo tudi senzorje, ki se ne bodo vrteli 360 stopinj okoli svoje osi, temveč bodo usmerjeni le naprej. To omogoča manjšo in drugačno obliko, ki se bo popolnoma ujemala z obliko vozila," je za oddajo Avtomobilnost na salonu Mobility v Los Angelesu za prihodnost napovedal Gabriel.
Pri Fordu lidar preizkušajo v temi in na snegu
Njihovo tehnologijo lidarja že s pridom uporabljajo številni avtomobilski proizvajalci. Eden izmed njih je Ford, kjer so pojasnili, zakaj je prav lidar tako pomemben za samodejna vozila. Pri ameriškem proizvajalcu vozil so prepričani, da bodo imeli do leta 2021 v proizvodnji avtomobil s četrto stopnjo avtonomnosti, to pa že pomeni popolnoma avtonomno vožnjo brez posredovanja voznika. Njihova vozila se bodo zanašala na radar, lidar, zelo natančne 3D-zemljevide, kamere in druge znanje senzorje.
Razvoj lidarja pa je pomemben predvsem pri vožnji v slabih vremenskih razmerah, ko kamera na steklu zaradi zasnežene površine ali vožnje po brezpotju ne more prebrati cestnih oznak ali prometnih znakov. Večina danes poznanih sistemov, s katerimi so opremljena vozila za preizkušanje avtonomne vožnje, temelji na optičnih senzorjih, ki ne zmorejo vedno dobro "prebrati" stanja na cesti.
Pri Fordu so tako že preizkusili vožnjo avtonomnega vozila v popolni temi. Ford fusion hybrid je sam, brez vključenih žarometov, vozil po osamljenih puščavskih cestah. Pri Fordu so s preizkusom želeli dokazati, kakšen pomen ima samodejna vožnja za varnost, saj je po podatkih državne agencije za varnost v prometu na ameriških avtocestah število nezgod uporabnikov osebnih vozil v nočnem času približno trikrat večje kot podnevi, pokazati pa so želeli tudi, kako zanesljivo deluje njihova tehnologija tipala lidar.
S pomočjo 3D-slike vozi v temi
V sodelovanju programske opreme navideznega voznika vozila – tudi brez kamer, ki so odvisne od svetlobe - tipala zagotavljajo brezhibno usmerjanje vozila po ovinkastih cestah. Tipalo lidar sproži 2,8 milijona laserskih pulzov na sekundo, da natančno preberejo okolico. Za nočno usmerjanje avtonomna vozila uporabljajo 3D-zemljevide visoke ločljivosti, ki so opremljeni z informacijami o cesti, cestnih oznakah, geografiji, topografiji in značilnostih, kot so prometni znaki, zgradbe in drevesa.
Vozilo uporablja pulze tipala lidar, da v realnem času ugotavlja svoj položaj na zemljevidu. Dodatni podatki radarja se "zlijejo" s podatki tipal, da avtonomnemu vozilu zagotovijo popolno zmogljivost zaznavanja. Tako lahko neodvisno delujejo na cestah brez semaforjev, tudi brez radarja ali kamere. To pomeni, da testna vozila lahko vozijo v vseh vremenskih razmerah, v močnem soncu in tudi takrat, ko ceste niso označene s črnimi oznakami, ki jih sicer zaznava kamera na vetrobranskem steklu.
Samodejna vožnja tudi zunaj utrjenih terenov
Pri podjetju Jaguar Land Rover pa testirajo tehnologijo, ki bi lahko vozilom s pogonom na vsa štiri kolesa (4x4) omogočila samodejno vožnjo po neutrjeni podlagi - na blatu, snegu, pesku in vodi.
Delovanje temelji na naprednem sistemu, ki po zaslugi številnih posebej prilagojenih sistemov samostojno upravlja vozilo, tudi po tem, ko zavijemo z asfaltirane podlage. Poleg nadzora okolice s pomočjo kamere so za namen avtonomne vožnje poskrbeli še z razvojem senzorjev - ultrazvočnih, radarskih in lidar, ki zaznavajo spremembe na vozni podlagi in ob njej. S pomočjo senzorjev elektronika za upravljanje vozila ustvari 3D-sliko poti vozil in okolice.

V zadnji oddaji Avtomobilnost smo govorili o prihodnosti samovozečih vozil. Predstavljamo vam lidar - hokejski plošček z laserskimi žarki.