Le lidar automobile et son fonctionnement

Qu'est-ce que le Lidar (LiDAR) ? Le lidar combine les capacités de télémétrie radar avec la résolution angulaire de la caméra pour fournir une détection précise en fonction de la profondeur pour compléter l'image (Figure 1).

Figure 1 : Les caméras, le radar et le lidar sont les trois technologies de choix pour la conduite autonome. (Crédit image : ADI)

La partie visuelle représente la visibilité de la caméra ou du conducteur, la classification des objets et la résolution latérale. L'obscurité et les conditions météorologiques telles que la neige, la poussière ou la pluie peuvent altérer ces capacités. La partie radar représente le retour du signal RF. Ce signal est insensible aux conditions météorologiques et à l'obscurité, tout en mesurant également la distance. La partie lidar peut compléter l'image de détection en fournissant une classification supplémentaire des objets, une résolution latérale, une télémétrie et une pénétration dans l'obscurité.

Comment fonctionne le lidar ?
Les éléments de base d'un système lidar comprennent un système d'émetteur à onde carrée, l'environnement cible et un système de récepteur optique utilisé pour interpréter les distances aux éléments externes dans l'environnement. La méthode de détection lidar utilise la lumière sous la forme d'un laser pulsé pour mesurer la distance en analysant le temps de vol (ToF) du signal renvoyé (Figure 2).

Figure 2 : Chaque unité de transmission lidar a un « champ de vision » triangulaire. (Crédit image : Bonnie Baker)

Le tracé de la distance dépend du signal numérique optique.

Signaux dans le domaine numérique
La solution de circuit du lidar consiste à résoudre le problème de la réception du signal via un amplificateur à transimpédance automobile. L'étage d'entrée est utilisé pour accepter les impulsions de courant d'entrée négatives du photodétecteur (Figure 3).

Figure 3 : La partie électronique d'un lidar se compose d'un émetteur à diode laser et de deux récepteurs à photodiode. (Crédit image : Bonnie Baker)

Les diodes laser transmettent des impulsions numériques à travers un morceau de verre. Ce signal est également réfléchi sur la photodiode D2. Le traitement de ce signal fournit le temps de transit et le retard électronique intégrés au système.
Les impulsions du signal lumineux numérique frappent l'objet et sont réfléchies vers le système optique. L'impulsion de retour est réfléchie sur la deuxième photodiode D1. La partie électronique du trajet du signal D1 est la même que celle du trajet du signal D2. Le temps de vol peut être calculé une fois que les deux signaux ont atteint le microcontrôleur (MCU).

Aperçu du marché
Les systèmes lidar automobiles utilisent une lumière laser pulsée pour mesurer la distance entre deux véhicules. Les systèmes automobiles utilisent le lidar pour contrôler la vitesse du véhicule et les systèmes de freinage en réponse aux changements soudains des conditions de circulation. Le lidar joue un rôle important dans les fonctions d'assistance automobile semi- ou entièrement automatiques telles que les systèmes d'avertissement et d'évitement de collision, l'assistance au maintien de voie, l'avertissement de sortie de voie, les moniteurs d'angles morts et le régulateur de vitesse adaptatif. Le lidar automobile remplace les systèmes radar des anciens systèmes d'automatisation des véhicules. Les systèmes lidar peuvent aller de quelques mètres à plus de 1 000 mètres.

Figure 4 : Le marché du lidar automobile est segmenté en applications de véhicules semi-autonomes et entièrement autonomes. (Source de l'image : Allied Market Research)

Les voitures autonomes sont déjà largement utilisées et les systèmes d'imagerie lidar amélioreront encore la situation. Les radars, caméras et équipements lidar sont toujours les technologies de choix pour la conduite semi-autonome et totalement autonome, et le prix du lidar baisse, et le marché accélère ce changement.