В апреле 2017 года исследовательская команда Navigant Research выпустила отчет с анализом различных производителей авто в сфере разработки беспилотных авто. Всего в список попало 18 компаний, но больше остальных возмущались фанаты Tesla. Все дело в том, что аналитики отметили отсутствие у автомобилей компании Илона Маска одного важного элемента для беспилотного управления машиной — лидара.

Это небольшое устройство, которое сейчас стоит менее $10 000 (что очень дорого), но помогает автомобилю безопасно двигаться по дорогам общего назначения. И несмотря на все попытки Маска доказать, что это устройство бесполезно, эксперты отмечают: лидар является одним из ключевых элементов на пути создания беспилотного автомобиля. Редакция AIN.UA разобралась, что это за устройство и почему оно так необходимо автомобилю будущего.

Лидар (LiDAR, Light Identification Detection and Ranging — световое обнаружение и определение дальности) — технология, которая при помощи обработки сигнала отраженного света получает информацию об объектах, находящихся на расстоянии. Иными словами, технология подразумевает выпуск большого количества лазерных импульсов за определенный отрезок времени, которые обнаруживают объекты вокруг себя и определяют расстояние до них.

Благодаря лидару автомобиль видит дорогу, другие авто, знаки, деревья, здания и препятствия. Более того, он может определять широкий спектр неметаллических материалов: скалы, дождь, химические соединения, аэрозоли, облака и даже отдельные молекулы.

Самоуправляемые транспортные средства — далеко не самая популярная сфера его применения. Технология широко используется в топографической съемке разных поверхностей, и, как следствие, при градопланировании, исследовании космоса, оценки ущерба после стихийных бедствий и археологических раскопках.

«Технология очень эффективна при создании 3D-карты окружающей среды, а также для обновления этой картинки несколько раз в секунду», — утверждает Алекс Лоуренс-Беркли, основатель сообщества Self Driving Track Days, которое организовывает встречи игроков рынка беспилотных автомобилей.

В самоуправляемых автомобилях лидаром обычно называют само устройство, которое моделирует карту окружения и определяет расстояние до каждого объекта. Это такой же компонент беспилотного транспортного средства, как например, камеры и радар.

В самоуправляемых автомобилях лидаром обычно называют само устройство, которое моделирует карту окружения и определяет расстояние до каждого объекта. Это такой же компонент беспилотного транспортного средства, как например, камеры и радар.

Лидар представляет из себя набор вращающихся зеркал, которые направляют лазерные лучи. Устройство обычно располагается на крыше автомобиля — таким образом, угол его обзора составляет 360 градусов. Лучшие лидары могут определять объекты размером в несколько сантиметров на расстоянии ста метров.

Преимущество лидара перед другими датчиками состоит в том, что устройство определяет расстояние с точностью до двух сантиметров. Для сравнения, погрешность GPS — два метра. Более того, некоторые материалы не отражают радиоволны (например, резина), поэтому радар, в отличие от лидара, не определит шину, лежащую на дороге. Также работа устройства, в отличие от камер и радара, не ухудшается в условиях низкой освещенности и яркого света. Он всегда видит окрестности одинаково хорошо.

Последний элемента весьма важен. Дело в том, что многие, говоря о беспилотных автомобилях, учитывают лишь потребительские авто: для обычных людей или такси по городу. Но сегодня для крупных компаний также интересно работать и в плане коммерческих авто, вроде грузовиков. Отдельная большая категория - сельскохозяйственная техника. Использование лидара в комбайнах, например, позволит ему четко обозначать границы жатвы, не пропуская ничего. А грузовик, куда отгружается сырье, сможет ехать четко за комбайном.

Причем, использование современных технологий уже успешно доказано компанией Volvo на примере бразильских фермеров. Ежегодно они теряли порядка 4% при сборе урожая сахарного тростника. Все из-за того, что грузовик, куда отгружается товар во время жатвы, мог ехать быстрее или медленнее необходимого: человеку просто-напросто сложно часы напролет соблюдать одинаковую скорость. Специальная система от Volvo позволила автоматизировать поездку, благодаря чему грузовик всегда едет ровно — человек лишь сидит и контролирует процесс.

Главный недостаток устройств — цена. Лидар считается самым дорогим компонентом самоуправляемого автомобиля. Стоимость одного устройства может достигать $75 000. Несмотря на то, что сейчас тестируется сравнительно небольшое количество машин на дорогах, спрос стал большой проблемой. В марте издание The Information сообщало, что производители лидаров не успевают за сроками и просят заказчиков ждать по полгода.

Но спрос — это лишь полбеды. Основная задача компаний, которые работают над созданием лидаров — все также цена. В последнее время ценник некоторых лидаров удалось сбить в десять раз, установив его на уровне $7500. Но это все равно много: только представьте, сколько будет стоить автомобиль, если только один его модуль обойдется компании почти в $10 000.

Первые успехи уже есть. Представители компании Waymo, которая работает над беспилотными автомобилями, в начале 2017 года заявили, что разработчикам удалось снизить стоимость лидара на 90%. Ранее Waymo использовали устройства за $75 000.

Один из крупнейших производителей лидаров Velodyne в декабре 2016 года анонсировал создание статичного лидара, стоимость которого при массовом производстве не превысит $50. Немецкая компания Infineon также работает в этом направлении и планирует создавать устройства за $250.

С новыми и более дешевыми лидарами их размеры уменьшатся, но сейчас габариты устройств также вызывают вопросы. Некоторые компании — как например, Delphi и вышеупомянутая Velodyne — уже сейчас встраивают лидары прямо в кузов автомобилей. Компании остаются верными традиционному дизайну не только из-за эстетики, но и из соображений особенностей аэродинамики.

По тому же принципу работает и компания Volvo. Еще в 2015 году компания представила концепт Drive Me, также с использованием лидара. Его небольшие размеры позволят разместить устройство в передней части автомобиля: он будет видеть на 150 метров вперед с углом обзора в 140 градусов. За счет этого машина — концепт был продемонстрирован на модели XC90 — сможет выглядит как стандартный автомобиль (без «шляпы» не кузове) и станет частью общего потока. При этом картинку в 360 градусов автомобильным системам позволит формировать ряд датчиков и лазерных сенсоров (несколько десятков по периметру автомобиля).

Третьим камнем преткновения, после цены и спроса, является как раз дальность работы лидара. Сегодня максимальные показатели - это 120-150 метров. Но инженеры работают над тем, чтобы система могла действовать на расстоянии более 200 метров. Это позволит собрать больше данных по обстановке впереди и вокруг автомобиля, а значит, сделает поездку более безопасной.

Еще в 2015 году руководитель компании Tesla — одного из лидеров отрасли — Илон Маск заявлял, что лидар не нужен в беспилотном автомобиле: «Для полной автономии транспортному средству необходим более обширный набор сенсоров и безошибочная компьютерная система. Поэтому мне кажется, что лидар не нужен. На мой взгляд, полной автономности можно достичь пассивными оптическими датчиками и, возможно, одним радаром». До сих пор Илон Маск не менял свое мнение, а машины Tesla все также выпускаются без лидара.

В июле 2016 года автомобиль Tesla в режиме автопилота попал в аварию. Система машины не смогла определить едущий впереди белый (машина не сумела вовремя распознать белый цвет на фоне яркого солнца) грузовик и врезалась в него, что привело к гибели водителя. После этого вопрос о необходимости лидара стал еще актуальнее.

Сейчас многие игроки рынка утверждают, что беспилотным автомобилям нужен лидар. Возможно, Илон Маск отрицает его необходимость из-за высокой цены. То, что уже сейчас выпускают компании Luminar, Velodyne или Quanergy, стоит дорого, а повышает цену автомобиля на 10-15% для Tesla — не самый лучший вариант в связи с постоянными огромными расходами компании.

«С одной стороны, отказ от лидара позволяет сосредоточиться на других сенсорах, которые более понятны, дешевле и легче в установке. С другой, это означает, что компания, разрабатывающая беспилотный автомобиль, не сможет полагаться на большой массив 3D-данных», — считает руководитель Self Driving Track Days Алекс Лоуренс-Беркли.

Команда, работающая над Drive Me в Volvo, точно также оснащает автомобиль массой камер и датчиков, которые находятся по всему периметру автомобиля. Но лидар является частью общей системы. От правды не убежишь: на данный момент только эта система позволяет четко моделировать карту объектов вокруг автомобиля, в любую погоду и при любых условиях. Для Volvo, которая создает самые безопасные автомобили в мире, это весомый аргумент.