Une douzaine de grandes entreprises tentent de créer un lidar puissant et peu coûteux

Le Lidar est essentiel pour les robomobiles - et c'est ainsi que certains des principaux capteurs fonctionnent

Le Lidar , ou radar léger, est une technologie essentielle à la création de robots. Les capteurs fournissent à l'ordinateur un nuage de points en trois dimensions qui indique l'espace entourant la voiture, et son concept a aidé les équipes à remporter le DARPA Urban Challenge 2007. Depuis lors, les systèmes lidar sont devenus la norme pour les robots.

Ces dernières années, des dizaines de startups ont été créées qui travaillent avec des lidars et rivalisent avec le leader de l'industrie Velodyne. Tous ont promis des prix plus raisonnables et une meilleure efficacité au travail. En 2018, le magazine Ars a déjà fait une sélection des principales tendances de l'industrie du lidar et a expliqué pourquoi les experts s'attendaient à ce que des systèmes améliorés et moins chers apparaissent au cours des prochaines années. Il n'y avait aucun détail sur les entreprises elles-mêmes dans cet article, principalement parce qu'elles gardaient secrètes les informations sur leur technologie.

Mais au cours de la dernière année, j'ai reçu un flux continu de publicités provenant des développeurs de lidars et j'ai discuté avec un grand nombre de leurs représentants. Ars est en contact avec les dirigeants d'au moins huit de ces sociétés, ainsi qu'avec des sociétés d'analyses industrielles ou leurs clients. Toutes ces communications nous ont permis de nous faire une bonne idée non seulement sur les tendances de l'industrie du lidar, mais également sur les technologies et les stratégies commerciales des entreprises individuelles.

Aujourd'hui, il existe trois principales différences entre les lidars. Après avoir décrit ces fonctionnalités, il sera plus facile de comprendre la technologie des neuf principales sociétés de lidar.

Afin de ne pas gonfler l'article en vain, nous décrivons des sociétés indépendantes qui sont principalement engagées dans des lidars. Par conséquent, nous ne décrirons pas notre propre technologie de lidar de Waymo, les startups travaillant avec des lidars que GM et Ford se sont achetés pour eux-mêmes en 2017, ni les tentatives de développement de lidars de grandes sociétés telles que Valeo (qui a fabriqué le lidar pour les modèles Audi 2018 et 2019 A7 et A8), Pioneer ou Continental. Il est difficile d'obtenir les détails de leurs technologies auprès de ces grandes entreprises, mais même sans elles, il y a quelque chose à décrire.

Trois facteurs majeurs qui distinguent les lidars les uns des autres

L'idée de base du lidar est simple: le capteur émet des faisceaux laser dans différentes directions et attend le retour de leurs réflexions. La vitesse de la lumière est connue et le temps de trajet aller-retour donne une estimation précise de la distance.

Bien que l'idée de base soit simple, les détails compliquent les choses très rapidement. Chaque fabricant de lidar doit prendre trois décisions de base: comment diriger le laser dans des directions différentes, comment mesurer le temps de trajet aller-retour et quelle fréquence de lumière utiliser. Nous les examinerons tour à tour.

Technologie de contrôle du faisceau

La plupart des grands lidars utilisent l'une des quatre méthodes de direction des faisceaux laser dans différentes directions (deux sociétés, Baraja et Cepton, ont déclaré utiliser d'autres technologies qu'elles n'ont pas expliquées):

• Lidar rotatif. Velodyne a créé l'industrie du lidar moderne en 2007 en introduisant un lidar qui abritait 64 lasers verticalement, et tout cela tournait à une vitesse de plusieurs tours par seconde. Les capteurs haut de gamme de Velodyne utilisent toujours cette technologie, et au moins un de ses concurrents, Ouster, a fait de même. Les avantages de cette approche sont une couverture à 360 degrés, mais les critiques se demandent s'il est possible de fabriquer un lidar rotatif bon marché et fiable adapté au marché de masse.
• Un lidar à balayage mécanique utilise un miroir, redirigeant un seul faisceau laser dans différentes directions. Certaines entreprises utilisent une approche appelée système microélectromécanique (MEMS) pour contrôler le miroir.
• L'antenne réseau active en phase utilise un certain nombre d'émetteurs qui peuvent changer la direction du faisceau laser, ajustant la phase relative du signal entre les émetteurs adjacents. Nous décrirons cette technologie en détail dans la section Quanergy.
• Le lidar basé sur Flash met en évidence toute la zone à la fois. Les technologies existantes utilisent un laser grand angle. La technologie a des difficultés avec de grandes distances, car seule une petite partie de la lumière laser atteint un point. Au moins une entreprise, Ouster, prévoit de créer un flash multi-laser, dans lequel il y aura une gamme de milliers ou de millions de lasers dirigés dans différentes directions.

Mesure de distance

Le Lidar mesure le temps nécessaire à la lumière pour atteindre un objet et y réfléchir. Il existe trois façons simples de procéder:

• Temps de trajet. Le lidar envoie une courte impulsion et mesure le temps qui s'écoulera avant de fixer l'impulsion de retour.
• Lidar continu modulé en fréquence (LRCH). Il envoie un faisceau de lumière continu dont la fréquence change constamment avec le temps. Le faisceau est divisé en deux, et l'un d'eux va vers le monde extérieur, puis, au retour, se combine avec l'autre. Comme la fréquence à la source du faisceau varie continuellement, la différence de trajectoire des deux rayons s'exprime en fonction de la différence de leurs fréquences. Le résultat est une image d'interférence dont la fréquence de battement est fonction du temps de transit (et, par conséquent, de la distance). Ce chemin peut sembler inutilement compliqué, mais il présente quelques avantages. Le lidar NIDM est résistant aux interférences d'autres lidars ou du soleil. LIDAR NICHM peut également utiliser le décalage Doppler pour mesurer la vitesse des objets, et pas seulement leur distance.
• Le Lidar Continu Modulé en Amplitude (NIAM) peut être considéré comme un compromis entre les deux options précédentes. Un tel lidar, comme un simple capteur qui mesure le temps de trajet, envoie un signal, puis mesure le temps qu'il lui a fallu pour réfléchir et revenir. Mais si des systèmes simples envoient une impulsion, le lidar NIAM envoie un schéma complexe (un flux pseudo-aléatoire de zéros et de uns numériques). Les partisans de l'approche disent que pour cette raison, le lidar NIAM est plus résistant aux interférences.

Longueur d'onde laser

Les lidars décrits dans cet article utilisent l'une des trois longueurs d'onde: 850, 905 ou 1550 nm.

Ce choix est important pour deux raisons. L'un d'eux est la sécurité oculaire. Le fluide à l'intérieur de l'œil est transparent à la lumière avec une longueur d'onde de 850 et 905 nm, ce qui permet à la lumière d'atteindre la rétine. Si le laser est trop puissant, il peut causer des dommages irréparables à l'œil.

D'un autre côté, l'œil est opaque aux radiations avec une longueur d'onde de 1550 nm, ce qui permet à ces lidars de fonctionner à une puissance plus élevée sans endommager la rétine. Une puissance accrue vous permet d'augmenter la portée.

Alors pourquoi tout le monde n'utilise-t-il pas des lasers d'une longueur d'onde de 1550 nm dans les lidars? Des détecteurs fonctionnant à des fréquences de 850 et 905 nm peuvent être créés sur la base de technologies au silicium peu coûteuses et répandues. Pour créer un lidar avec une longueur d'onde de 1550 nm, des matériaux exotiques et coûteux, tels que l'arséniure de gallium et d'indium, sont nécessaires.

Bien que les lasers à 1550 nm puissent fonctionner avec une plus grande puissance sans causer de menace pour les yeux, ces niveaux de puissance peuvent entraîner d'autres problèmes. Au CES de Las Vegas cette année, un homme a annoncé qu'un puissant laser de 1550 nm dans le lidar d'AEye avait ruiné son appareil photo . Et, bien sûr, les lasers de puissance supérieure consomment plus d'énergie, ce qui réduit la portée et l'efficacité énergétique de la machine.

Compte tenu de tout cela, regardons les dix principaux développeurs de lidar.

Velodyne

Trois produits Velodyne: Alpha Puck, Velarray et Veladome

Contrôle du faisceau : rotation.

Mesure de distance : temps de trajet.

Longueur d'onde : 905 nm

Velodyne a inventé le lidar tridimensionnel moderne il y a plus de dix ans et a depuis dominé ce marché. Les lidars rotatifs caractéristiques de l'entreprise sont souvent utilisés dans les véhicules robotiques, et l'entreprise devrait rester le leader du marché en 2019. Cependant, certains observateurs se demandent si l'entreprise sera en mesure de maintenir sa position de leader au cours des années suivantes.

Fin 2017, les lidars phares Velodyne à 64 lasers se sont vendus à 75000 $ pièce. Velodyne a présenté un nouveau modèle avec 128 lasers, qui serait encore plus cher - 100 000 $.

Concernant ces chiffres, le représentant de Velodyne a répondu: «Nous ne divulguons pas le coût de production, cependant, les prix annoncés sont typiques pour des produits uniques. Dans les achats de balances automobiles, les prix sont nettement inférieurs, et nous fournissons activement aux constructeurs automobiles des produits à bas prix. »

Velodyne vend également des lidars moins chers, y compris une laveuse à 16 lasers, qui s'est vendue l'année dernière pour 4 000 $. Velodyne vend également un modèle solide, Velarray. Velodyne dit que c'est un système avec une longueur d'onde de 905 mm "avec une méthode de contrôle de friction sans soudure propriétaire." Velodyne prévoit qu'en gros ce modèle coûtera moins de 1 000 $. Cependant, ces lidars ne donnent pas un résultat aussi précis que les modèles rotatifs avec 64 et 128 lasers.

Certains critiques affirment que Velodyne a eu des difficultés de fabrication et de qualité des produits.

"Les délicats capteurs lidar mobiles, qui sont les moyens de subsistance de l'entreprise, se sont révélés difficiles à produire efficacement et avec une haute qualité, et ils peuvent être extrêmement fragiles lorsqu'ils sont utilisés dans les automobiles " , a récemment écrit le journaliste Ed Niedermeier, citant des sources dans le secteur de la robotique.

Un représentant de la société a soutenu un tel rappel, affirmant que Velodyne "au fil des ans a perfectionné la science de la fabrication de ces capteurs en grande quantité", et "qu'il a été prouvé qu'ils peuvent résister à des conditions automobiles difficiles".

Velodyne a récemment signé un accord de licence avec Veoneer, une entreprise bien connue dans la chaîne d'approvisionnement des pièces automobiles. Veoneer possède une vaste expérience dans la création de composants qui répondent aux normes de qualité des constructeurs automobiles, et elle peut avoir des idées sur la façon d'apporter des modifications au design classique de Velodyne afin d'améliorer la qualité et de réduire le prix du produit. Cependant, ils doivent agir rapidement, car plusieurs autres sociétés ont déjà jeté leur dévolu sur le leader.

Luminar

Contrôle du faisceau : balayage mécanique

Mesure de distance : temps de trajet.

Longueur d'onde : 1550 nm

Beaucoup considèrent Luminar comme l'un des principaux rivaux de Velodyne. L'entreprise est engagée dans cette activité depuis 2012 et a commencé l' année dernière la production de lidars en grande quantité. L'entreprise affirme que la qualité de ses produits est au plus haut niveau.

Cela est notamment dû au fait que Luminar a décidé d'utiliser des lasers d'une longueur d'onde de 1550 nm. L'utilisation d'une longueur d'onde sans danger pour les yeux permet à Luminar de tordre la puissance du laser, de sorte que le lidar voit plus loin. Mais les lasers à 1550 nm signifient que Luminar doit utiliser de l'arséniure de gallium-indium exotique pour détecter les impulsions de retour. Cela devrait être cher, mais Luminar nous a informés l'année dernière que le coût des récepteurs dans leur couvercle n'est que de 3 $.

L'année dernière, en réponse à nos demandes de renseignements sur Luminar, Marta Hall, présidente de Velodyne, nous a signalé un sérieux inconvénient des lidars Luminar - une forte consommation d'énergie. Ceci est particulièrement important car les lidars Luminar sont des capteurs fixes avec un champ de vision de 120 degrés. Cela signifie que pour assurer la visualisation de tous les 360 degrés, vous aurez besoin de quatre appareils de Luminar (en tenant compte de l'imposition de leurs champs de vision), au lieu d'un seul de Velodyne ou Ouster. Cependant, dans une lettre, un porte-parole de Luminar a répondu que la dernière version de leur lidar réduisait considérablement la consommation d'énergie par rapport aux modèles précédents et consomme "environ un cercle d'environ 50 watts".

Luminar ne dit rien non plus sur les prix. En mai dernier, le directeur de Luminar, Austin Russell, nous a dit que leur lidar devrait «baisser à quelques milliers de dollars» pour être compétitif sur le marché de la consommation, et que ce problème n'est «pas un problème» pour l'entreprise. Cependant, il en résulte qu'à cette époque, le coût des appareils était bien supérieur à plusieurs milliers.

Luminar est en avance sur de nombreux fabricants de lidar dans les livraisons dans le monde réel depuis qu'il a commencé la production de masse il y a plus de neuf mois. Au cours des 18 derniers mois, Luminar a réussi à conclure des partenariats avec Toyota , Volkswagen et Volvo .

Dans une récente interview, Russell a souligné ces accords, les qualifiant de plus gros avantage concurrentiel de l'entreprise. Il m'a dit que les plus grandes entreprises développent des lobars à base de luminaires à partir de Luminar, et qu'il leur en coûtera beaucoup de passer à des produits concurrents à l'avenir.

Oui

Contrôle du faisceau : balayage mécanique

Mesure de distance : temps de trajet.

Longueur d'onde : 1550 nm

AEye a beaucoup en commun avec Luminar. Il utilise un miroir à balayage mécanique pour contrôler les faisceaux. Il utilise un laser sans danger pour les yeux avec une longueur d'onde de 1550 nm, lui permettant de fonctionner à des niveaux d'énergie élevés. En conséquence, le lidar AEye a des caractéristiques de gamme impressionnantes. AEye dit que leur lidar peut voir à des distances allant jusqu'à 1000 m - c'est bien plus que les 200-300 m dont se vantent les appareils les plus chers.

Dans une interview de décembre, le directeur d'AEye Lewis Dussan a vanté les impulsions à haute énergie que les lasers à fibre lidar AEye peuvent émettre. Il a déclaré que de nombreux lidars concurrents sont basés sur des lasers à diodes, "limités à 100-150 watts. Les lasers à fibre peuvent atteindre jusqu'à 100 000 watts - une impulsion très courte, une grande quantité de signal. "

Une grande énergie vous permet d'augmenter la distance, mais elle a aussi ses inconvénients. Cette année, au CES de Las Vegas, une personne a déclaré au magazine Ars que son appareil photo coûteux avait été ruiné lorsqu'il avait pris une photo du lidar d'AEye. Les yeux sont remplis d'un liquide imperméable aux ondes d'une longueur de 1550 nm. Mais les caméras ne le sont pas. Apparemment, un puissant laser AEye a frappé la matrice fragile de l'appareil photo.

Dans une déclaration à Ars, AEye a décrit les dommages à l'appareil photo comme un problème à l'échelle de l'industrie. Mais Angus Pakala, directeur de son rival Ouster, conteste cela. Il a écrit: «Nos capteurs sont sans danger pour les yeux et les caméras. Et le point. " Luminar a déclaré que «nous avons effectué des tests approfondis avec le même appareil photo avec les mêmes objectifs et les mêmes réglages que le CES endommagé, et nous n'avons pas pu lui faire de mal» en utilisant le luminaire de Luminar.

La plupart des lidars utilisent un schéma de numérisation fixe. Lidar AEye adopte une approche différente, que la société appelle la «numérisation mobile». Le schéma de numérisation AEye peut être programmé et modifié dynamiquement. Selon Dussanne, les circuits de balayage mobiles fonctionnent avec la flexibilité d'un laser à fibre. "De coup en coup, vous pouvez contrôler l'énergie des impulsions", a-t-il déclaré à Ars. Le logiciel gère non seulement la prochaine mesure, mais également la quantité d'énergie qui sera utilisée - et, par conséquent, la distance qui sera mesurée la prochaine fois.

Par conséquent, lorsque le lidar remarque un objet éloigné, il peut augmenter la résolution de numérisation et le niveau d'énergie dans cette partie de l'image et obtenir plus de points de données. Le résultat peut être une numérisation haute résolution qui aidera à distinguer un piéton, une moto ou des débris encombrants laissés sur la route.

En revanche, il existe un risque de sur-optimisation. Si le lidar passe beaucoup de temps à numériser des objets déjà reconnus, il y a un risque qu'il reste trop peu de temps pour un balayage systématique, à cause duquel il sautera d'autres objets.

Uster

Contrôle du faisceau : rotation

Mesure de distance : temps de trajet.

Longueur d'onde : 850 nm

À première vue, le lidar Ouster ressemble beaucoup à Velodyne. Ce sont des systèmes rotatifs qui mesurent le temps des impulsions en transit, et les deux sociétés vendent des appareils avec 16, 64 et 128 lasers. Et ce n'est pas un hasard: Ouster a spécifiquement conçu le produit afin qu'il puisse être utilisé pour remplacer les instruments Velodyne, car de nombreux clients potentiels se sont habitués à leur facteur de forme classique.

Mais si vous ouvrez les appareils d'Ouster, il s'avère qu'à l'intérieur, ils sont complètement différents. La conception classique de Velodyne, à en juger par le brevet, utilise 64 lasers et 64 détecteurs distincts. Ouster a également compris comment emballer 64 lasers sur une puce, et leur deuxième puce contient 64 capteurs qui reconnaissent la lumière réfléchie. Une telle conception intégrée peut réduire considérablement le coût et la complexité de la production de lidar.

Le lidar Ouster le plus difficile à livrer cette année est l'OS-2, une unité à 64 lasers pour 24 000 $. Ouster dit que sa gamme est comparable aux lidars les plus chers de Velodyne. Ouster vend également des lidars et avec une gamme plus petite pour seulement 3 500 $.

Ouster peut pousser 64 lasers sur une puce à l'aide d'un laser à émission de surface à cavité verticale (VCSEL) - contrairement aux diodes laser conventionnelles qui émettent dans un plan parallèle à la surface. Comme VCSEL émet perpendiculairement à la surface du substrat, de nombreux lasers peuvent être placés sur une puce semi-conductrice. La technologie est utilisée depuis longtemps dans les applications utilisateur telles que les souris d'ordinateur, mais elle a toujours été considérée comme pas assez puissante pour être utilisée dans le lidar. Ouster dit qu'ils ont compris comment créer un lidar haute performance avec VCSEL.

Ouster utilise une autre technologie de semi-conducteur, les diodes en cascade à photon unique (SPAD), pour détecter la lumière renvoyée.Comme VCSEL, les SPAD peuvent être fabriqués à l'aide de techniques de fabrication de puces de silicium standard, et de nombreux SPAD peuvent être insérés dans une seule puce. Grâce à cela, il a été assez facile pour Ouster de passer de 64 appareils laser l'année dernière à 128 appareils laser, dont l'annonce a eu lieu en janvier, et les livraisons commenceront cet été. La société n'a eu qu'à remplacer les puces par 64 lasers et 64 détecteurs dans l'ancien modèle par les nouvelles 128e puces.

Et la mise à niveau de 64 à 128 lasers n'est qu'un début, explique le directeur Angus Pakal. Il s'attend à ce que dans quelques années la société introduise des lidars, qui auront à leur disposition des milliers - et peut-être des millions - de lasers VCSEL et de détecteurs SPAD.

Jusqu'à présent, Ouster se concentre sur la création de réseaux unidimensionnels de lasers à utiliser dans un capteur rotatif, similaires aux appareils de Velodyne. Mais Pakala dit que la même technique peut également être utilisée pour créer des réseaux bidimensionnels de lasers et de détecteurs - comme la matrice d'une caméra. Cela peut conduire à la création d'une nouvelle classe de lidars à base de fusées éclairantes, où chaque «pixel» servira sa propre paire de détecteurs laser. En conséquence, le lidar aura les avantages d'un flash - pas de pièces mobiles, la capacité de percevoir le "cadre" immédiatement et dans son intégralité - sans sacrifier la portée d'un lidar ordinaire.

L'essence de la stratégie Ouster est de tirer parti de la base industrielle de l'électronique grand public, dans laquelle les VCSEL sont déjà utilisés chez les souris d'ordinateur, pour les télémètres sur les appareils photo des smartphones et dans d'autres domaines. Pacala affirme qu'il est encore possible d'améliorer VCSEL en termes de paramètres tels que la luminosité, le coût et l'efficacité énergétique. Et toutes les améliorations de la technologie VCSEL (et SPAD) fonctionneront automatiquement entre les mains d'Ouster.

Blackmore

Contrôle du faisceau : balayage mécanique.

Mesure des distances : rayonnement continu avec modulation de fréquence.

Longueur d'onde : 1550 nm

Comme Ouster, Blackmore espère profiter de la vaste infrastructure de l'industrie des semi-conducteurs. Cependant, elle s'intéresse à l'industrie des communications optiques, pas à l'électronique grand public.

À première vue, les lidars et les dispositifs de communication optique sont différents les uns des autres, mais en réalité ils ont plus en commun qu'on ne pourrait l'imaginer. Ils envoient des informations encodées dans la lumière, captent la lumière plus tard et en extraient des informations.

«La couche optique Blackmore est basée sur des composants standard pour les communications par fibre optique», indique le site Web.entreprise. «Grâce à des décennies de solutions en fibre optique, nous sommes convaincus que nos conceptions sont évolutives et fiables.»

Dans presque tous les autres aspects, le lidar Blackmore est étonnamment très différent des produits Ouster et Velodyne. Au lieu de tourner à 360 degrés, le lidar est fixé avec un champ de vision de 120 degrés horizontalement et 30 degrés verticalement. Il utilise le rayonnement cw avec modulation de fréquence pour mesurer les distances, ce qui permet de mesurer la vitesse des objets.

Blackmore a présenté un nouveau lidar intéressant au CES il y a quelques semaines . Son coût initial est de 20 000 $ et ses caractéristiques sont impressionnantes. L'entreprise espère réduire progressivement le coût du lidar au fil du temps.

Baraja

Contrôle du faisceau : balayage spectroscopique.

Mesure de distance : émission continue avec modulation d'amplitude.

Longueur d'onde : 1550 nm

Baraja - l'une des startups les plus inhabituelles dont j'ai parlé l'année dernière - et l'une des plus mystérieuses.

La plupart des lidars ont un champ de vision de 120 degrés ou moins, ce qui signifie qu'ils doivent en acheter au moins quatre pour assurer une couverture complète de 360 ​​degrés. Cela peut être coûteux et nécessite également le placement d'électronique fragile sur les bords de la machine, où il est très facile de l'endommager.

L'idée de Baraja est de déplacer toute l'électronique fragile dans le coffre. Le processeur de signal qui s'y trouve est connecté par fibre optique à quatre têtes de capteur économiques et durables qui peuvent être placées à l'extérieur de la machine.

Dans une interview l'été dernier, le directeur de la société Federico Collarte m'a dit que les quatre têtes de capteur «sont essentiellement constituées de verre de silicium. Ils sont bon marché, fiables et résistent bien aux éléments. En cas d'accident, il vous suffit de remplacer la tête du capteur. »

Idée attrayante. Le problème est que je ne peux pas comprendre comment cela fonctionnera - et je n'ai pas pu convaincre Collarthe de me l'expliquer en détail.

Baraja décrit son lidar comme un «lidar à balayage spectroscopique», ce qui signifie que les faisceaux laser sont contrôlés en changeant la fréquence de la lumière traversant le prisme. Il est facile d'imaginer comment on peut contrôler un tel faisceau dans une dimension, mais il est difficile de comprendre comment réaliser un contrôle bidimensionnel. "

Lorsque j'ai interrogé Collart à ce sujet, il a dit:" Pour la deuxième dimension, nous utilisons le même concept de balayage spectral. système mécanique. "

Il a ajouté que ce système ne comprend ni miroirs ni lasers rotatifs. Il a dit qu'il" utilise la même optique prismatique - nous gardons toujours ce moment secret ".

De plus, Baraja reste la seule entreprise à laquelle nous avons parlé, utilisant le rayonnement continu modulé en amplitude pour mesurer les distances. Collarte nous a dit que l'un des avantages de cette approche est que "pour les impulsions individuelles, les hautes énergies ne sont pas nécessaires". Certains composants optiques peuvent être endommagés en raison de surtensions, et leur absence donne aux ingénieurs la flexibilité d'utiliser une plus large gamme d'options - ce qui pourrait potentiellement créer une technologie moins coûteuse et plus fiable.

Collarte dit que Baraja (comme Blackmore) essaie de «transférer les composants et la technologie des télécommunications optiques», où de grandes économies d'échelle aident à maintenir les coûts des produits bas. Baraja semble être aux premiers stades de la commercialisation, mais Collarte affirme que la société prévoit de réduire ses coûts à «quelques centaines» de dollars dans la production de centaines de milliers d'appareils.

Quanergy

Contrôle du faisceau : antenne active à réseau phasé.

Mesure de distance : temps de trajet.

Longueur d'onde : 905 nm

Il y a trois ans, Quanergy a commencé à faire beaucoup de bruit en annonçant la création d'un produit solide avec un coût inférieur à 250 $, ce qui peut être réalisé avec une production à grande échelle. Mais les critiques disent que l'entreprise n'a pas tenu sa promesse.

«Quanergy semble avoir du mal à faire fonctionner les capteurs à la bonne distance», a déclaré Sam Abulsamid, analyste chez Navigant, dans une interview.



Quanergy est l'une des rares entreprises à fabriquer des lidars à l'aide de la technologie active multiéléments. Comme indiqué dans l' explicationau concept de 2017: le

réseau phasé est une série d'émetteurs qui peuvent changer la direction du faisceau électromagnétique, en ajustant la phase relative du signal d'un émetteur à l'autre.

Si tous les émetteurs émettent de manière synchrone des ondes électromagnétiques, le faisceau ira droit, c'est-à-dire perpendiculaire au réseau. Pour dévier le faisceau vers la gauche, les émetteurs décalent la phase du signal envoyé par chaque antenne, et le signal des émetteurs de gauche est derrière le signal des émetteurs de droite. Pour dévier le faisceau vers la droite, le réseau effectue l'action inverse, décalant la phase des éléments les plus à gauche vers l'avant par rapport à la droite.

Cette technologie est utilisée depuis des décennies dans les radars, où les antennes radar servent d'émetteurs. Les réseaux optiques phasés appliquent le même principe à la lumière en emballant un réseau de lasers sur une puce assez petite.

Si Quanergy réussissait à faire fonctionner cette technologie, elle aurait une tonne d'avantages. Sans pièces mobiles, un dispositif à semi-conducteurs pourrait être bon marché, fiable et polyvalent. Le lidar de Quanergy, comme l'instrument AEye, est programmable et bascule dynamiquement entre la résolution et le taux de rafraîchissement.

Mais Quanergy n'a pas beaucoup de succès sur le marché. Dans une interview en novembre, le réalisateur Luay Eldad a déclaré que "nous passons par les bonnes étapes, nous respectons le calendrier". Mais il y a lieu d'en douter. Par exemple, Angus Pakala a été co-fondateur de Quanergy avant de quitter et de fonder Ouster en 2015.

L'abulsamide souligne l' intérêt récent de Quanergy pour l'utilisation de lidars dans la sécurité industrielle - dans ce domaine d'application, les distances telles que les robots ne sont pas nécessaires. Eldada m'a dit que Quanergy a maintenant un lidar à guidage mécanique plus typique conçu pour le marché de la sécurité.

Cepton

Contrôle du faisceau : technologie exclusive de micromotion.

Mesure de distance : temps de trajet.

Longueur d'onde : 905 nm

Les robots motorisés entièrement automatiques sont le domaine d'application le plus exigeant pour les lidars, et jusqu'à présent, j'ai principalement décrit des produits destinés à ce marché. Mais Cepton est un exemple de fabricant de lidar respecté, qui vise principalement à utiliser sa technologie dans les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS). Les systèmes ADAS d'aujourd'hui utilisent un radar et des caméras pour le contrôle de voie et le régulateur de vitesse dynamique. Mais tout le monde s'attend à ce que les constructeurs automobiles voient des lidars sur les voitures du futur qui peuvent fournir des systèmes ADAS plus sophistiqués.

Le problème est que, comme nous l'avons vu, les meilleurs lidars coûtent des dizaines de milliers de dollars, et cette situation peut ne pas changer même lorsqu'ils sont produits à l'échelle industrielle. Par conséquent, des sociétés comme Cepton visent la production de lidars de moyenne gamme suffisamment accessibles pour être intégrés dans des voitures qui seront produites dans quelques années.

Et quand j'ai interrogé le directeur de Cepton, June Pei, sur le couvercle à longue portée requis pour les véhicules robotisés, il a renié le marché, disant qu'il ne pensait pas que les clients commenceraient à demander de tels appareils en grandes quantités "dans un avenir prévisible".

Au lieu de cela, Cepton s'est concentré sur le marché ADAS, où il commence déjà à conclure des accords sur de gros volumes. Cepton affirme que son avantage concurrentiel est le prix.

«Nous sommes la seule entreprise capable de vendre des lidars pour moins de 1 000 $», a déclaré Pei. L'été dernier, Cepton a annoncé un accord avec Koito, une entreprise japonaise et l'un des plus grands fournisseurs mondiaux de phares de voiture, dans le cadre duquel il incorporera leur technologie lidar dans la conception des phares. Cela signifie que si le constructeur décide que le lidar Cepton leur convient à tous égards, il pourra facilement ajouter cette opportunité à ses voitures.

Pei m'a dit que la technologie de micromotion qui contrôle le faisceau est unique à cette industrie. Les MEMS traditionnels utilisent un minuscule miroir à déplacement mécanique pour rediriger la lumière. Mais Pei dit que Cepton utilise "une conception optique très exclusive qui élimine le miroir, mais est toujours capable de produire une image haute résolution". Il l'a également décrit comme «un petit système vibratoire qui fonctionne sur le principe d'un haut-parleur» - mais a refusé de révéler les détails.

Innoviz

Contrôle du faisceau : balayage mécanique.

Mesure de distance : temps de trajet.

Longueur d'onde : 905 nm

Innoviz, comme Cepton, se concentre principalement sur les transactions à haut volume avec les constructeurs automobiles. Il vend des lidars de milieu de gamme abordables pouvant être utilisés dans l'ADAS. Et très réussi.

En avril dernier, BMW a annoncé son intention d'installer Innovar lidar dans ses voitures au cours de l'année modèle 2021. Magna est également impliqué dans ce partenariat, un fournisseur bien connu qui aidera à la logistique nécessaire pour installer des pièces finies dans des milliers de voitures.

Les constructeurs automobiles expérimentent de nombreuses technologies lidar, de sorte que bon nombre de leurs fabricants peuvent se targuer de conclure des accords avec les OEM. Mais l'accord BMW distingue Innoviz des autres concurrents - BMW, apparemment, est sérieux en installant leurs lidars dans des voitures à vendre, et pas seulement en achetant ces appareils pour des tests de prototypes.

Dans la production de voitures, le temps de développement de nouveaux produits est très long, donc Innoviz aura quelque chose à faire dans les prochaines années et, bien sûr, un accord permettra à Innoviz de conclure de nouvelles affaires à l'avenir. Il est optimiste quant à cet accord. "

L'accord avec BMW, apparemment, sera utilisé pour mettre en œuvre ADAS, mais Innoviz a des ambitions dans le domaine des voitures robotisées. Dans son dernier modèle, InnovizOne L'entreprise dispose d'une portée allant jusqu'à 200 mètres avec des objets avec une réflectivité de 50% et un champ de vision de 120 degrés.