एक दर्जन अग्रणी कंपनियों के रूप में एक शक्तिशाली और सस्ती लिडार बनाने की कोशिश कर रहे हैं

लूटमार के लिए लिडार आवश्यक है - और यह कुछ प्रमुख सेंसर काम करते हैं

लिडार , या प्रकाश रडार, एक प्रौद्योगिकी है जो रोबोट बनाने के लिए महत्वपूर्ण है। सेंसर कंप्यूटर को एक त्रि-आयामी बिंदु बादल प्रदान करते हैं जो कार के आस-पास के स्थान को इंगित करता है, और इसकी अवधारणा ने टीमों को 2007 DARPAI चैलेंज को जीतने में मदद की। तब से, लिडार सिस्टम रॉबमोबाइल्स के लिए मानक बन गया है।

हाल के वर्षों में, दर्जनों स्टार्टअप बनाए गए हैं जो लिडार के साथ काम करते हैं और उद्योग के नेता वेलोडाइन के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। उन सभी ने अधिक उचित कीमतों और बेहतर कार्य कुशलता का वादा किया। 2018 में, अरस पत्रिका ने पहले से ही लिडार उद्योग में मुख्य रुझानों का चयन किया , और बताया कि क्यों विशेषज्ञों ने अगले कुछ वर्षों में बेहतर होने और कम महंगी प्रणालियों की उम्मीद की। उस लेख में स्वयं कंपनियों के बारे में कोई विवरण नहीं था, मुख्यतः क्योंकि वे अपनी तकनीक के बारे में जानकारी गुप्त रखते थे।

लेकिन पिछले एक साल से मुझे लिडार के डेवलपर्स से आने वाले विज्ञापन की एक सतत धारा मिली है, और उनके प्रतिनिधियों की एक बड़ी संख्या के साथ चैट किया गया है। Ars इन कंपनियों में से कम से कम आठ के निदेशकों, साथ ही उद्योग विश्लेषण कंपनियों या उनके ग्राहकों के संपर्क में है। इस सभी संचार ने हमें लिडार उद्योग में न केवल रुझानों के बारे में एक अच्छा विचार बनाने की अनुमति दी, बल्कि व्यक्तिगत कंपनियों की प्रौद्योगिकियों और व्यावसायिक रणनीतियों के बारे में भी बताया।

आज, लिडार के बीच तीन मुख्य अंतर हैं। इन विशेषताओं का वर्णन करने के बाद, नौ अग्रणी लिडार कंपनियों की तकनीक को समझना आसान हो जाएगा।

व्यर्थ में लेख को न बढ़ाने के लिए, हम स्वतंत्र कंपनियों का वर्णन करते हैं जो मुख्य रूप से लिडार में लगे हुए हैं। इसलिए, हम वायोमो से अपनी स्वयं की लिडार तकनीक का वर्णन नहीं करेंगे, लिडार के साथ काम करने वाले स्टार्टअप्स, जो जीएम और फोर्ड ने 2017 में खुद के लिए खरीदा था, या वेलेओ (जो ऑडी मॉडल 2018 और 2019 201 के लिए लिडार बनाया) से बड़ी कंपनियों से लिडार विकसित करने का प्रयास करते हैं। ए 7 और ए 8), पायनियर या कॉन्टिनेंटल। इन बड़ी कंपनियों से उनकी प्रौद्योगिकियों का विवरण प्राप्त करना मुश्किल है, लेकिन यहां तक ​​कि उनके बिना भी कुछ का वर्णन करना है।

तीन प्रमुख कारक जो लिडार को एक दूसरे से अलग करते हैं

लिडार का मूल विचार सरल है: सेंसर अलग-अलग दिशाओं में लेजर बीम का उत्सर्जन करता है, और उनके प्रतिबिंब के वापस आने का इंतजार करता है। प्रकाश की गति ज्ञात है, और आगे और पीछे की यात्रा का समय दूरी का सटीक अनुमान देता है।

हालांकि मूल विचार सरल है, विवरण बहुत जल्दी चीजों को जटिल करते हैं। प्रत्येक लिडार निर्माता को तीन बुनियादी निर्णय लेने चाहिए: अलग-अलग दिशाओं में लेजर को कैसे निर्देशित किया जाए, गोल यात्रा के समय को कैसे मापें, और किस आवृत्ति प्रकाश का उपयोग करें। हम उनमें से प्रत्येक पर बारी-बारी से विचार करेंगे।

बीम नियंत्रण प्रौद्योगिकी

अधिकांश प्रमुख लिडार अलग-अलग दिशाओं में लेजर बीम को निर्देशित करने के चार तरीकों में से एक का उपयोग करते हैं (दो कंपनियों, बाराजा और कैप्टन, अन्य प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके रिपोर्ट की गई जो उन्होंने स्पष्ट नहीं की):

• घूमता हुआ लिडार। वेलोडाइन ने 2007 में 64 लेज़रों को लंबवत रखने वाले लिडार को पेश करके आधुनिक लिडार उद्योग का निर्माण किया, और यह पूरी चीज़ प्रति सेकंड कई चक्कर लगाती रही। वेलोडाइन के हाई-एंड सेंसर अभी भी इस तकनीक का उपयोग करते हैं, और इसके कम से कम एक प्रतियोगी ओस्टर ने भी ऐसा ही किया है। इस दृष्टिकोण के फायदे 360-डिग्री कवरेज हैं, लेकिन आलोचक इस बारे में सवाल उठाते हैं कि क्या सस्ते और विश्वसनीय घूमने वाले लिडार को बड़े बाजार के लिए उपयुक्त बनाना संभव है।
• एक यांत्रिक स्कैनिंग लिडार एक दर्पण का उपयोग करता है, एक लेजर बीम को अलग-अलग दिशाओं में पुनर्निर्देशित करता है। कुछ कंपनियां दर्पण को नियंत्रित करने के लिए माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (एमईएमएस) नामक एक दृष्टिकोण का उपयोग करती हैं।
• सक्रिय चरणबद्ध ऐंटेना कई उत्सर्जक का उपयोग करता है जो लेजर बीम की दिशा को बदल सकते हैं, आसन्न ट्रांसमीटरों के बीच सिग्नल के सापेक्ष चरण को समायोजित कर सकते हैं। हम इस तकनीक के बारे में विस्तार से क्वेंग्ज सेक्शन में वर्णन करेंगे।
• फ्लैश आधारित लिडार एक बार में पूरे क्षेत्र को उजागर करता है। मौजूदा तकनीकें एक चौड़े कोण वाले लेजर का उपयोग करती हैं। तकनीक में बड़ी दूरी के साथ कठिनाइयां हैं, क्योंकि लेजर प्रकाश का केवल एक छोटा हिस्सा किसी भी बिंदु तक पहुंचता है। कम से कम एक कंपनी, ओस्टर, एक बहु-लेजर फ्लैश बनाने की योजना बना रही है, जिसमें विभिन्न दिशाओं में लक्षित हजारों या लाखों लेसरों की एक सरणी होगी।

दूरी माप

लिडार उस समय को मापता है जो प्रकाश किसी वस्तु तक पहुंचने और उस पर प्रतिबिंबित करने के लिए लेता है। ऐसा करने के तीन आसान तरीके हैं:

• यात्रा का समय। लिडार एक छोटा आवेग भेजता है और मापता है कि रिटर्निंग आवेग को ठीक करने से पहले कितना समय बीत जाएगा।
• फ्रिक्वेंसी मॉड्युलेटेड कंटीन्यूअस लिडार (LRCH)। यह प्रकाश की एक सतत किरण भेजता है जिसकी आवृत्ति समय के साथ लगातार बदलती रहती है। बीम दो में विभाजित है, और उनमें से एक बाहरी दुनिया में जाता है, और फिर, लौटने पर, दूसरे के साथ जोड़ती है। चूंकि बीम स्रोत पर आवृत्ति लगातार बदलती रहती है, इसलिए दो किरणों के मार्ग में अंतर उनकी आवृत्तियों के अंतर के रूप में व्यक्त किया जाता है। परिणाम हस्तक्षेप की एक तस्वीर है, जिसमें से बीट आवृत्ति पारगमन में समय का एक कार्य है (और, परिणामस्वरूप, दूरी का)। यह रास्ता अनावश्यक रूप से जटिल लग सकता है, लेकिन इसके कुछ फायदे हैं। एनआईडीएम लिडार अन्य लिडार से या सूर्य से हस्तक्षेप करने के लिए प्रतिरोधी है। LIDAR NICHM वस्तुओं की गति को मापने के लिए डॉपलर शिफ्ट का उपयोग कर सकता है, न कि उनसे केवल दूरी के लिए।
• एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेटेड कंटीन्यूअस लिडार (NIAM) को दो पिछले विकल्पों के बीच एक समझौता के रूप में देखा जा सकता है। इस तरह के लिडार, एक साधारण सेंसर की तरह, जो यात्रा के समय को मापता है, एक संकेत भेजता है, और फिर उस समय को मापता है जो उसे प्रतिबिंबित करने और लौटने के लिए ले जाता है। लेकिन अगर सरल सिस्टम एक पल्स भेजते हैं, तो NIAM लिडार एक जटिल योजना (डिजिटल शून्य और लोगों की एक छद्म यादृच्छिक धारा) भेजता है। दृष्टिकोण के समर्थकों का कहना है कि इसके कारण, NIAM लिडार हस्तक्षेप के लिए अधिक प्रतिरोधी है।

लेजर तरंग दैर्ध्य

इस लेख में वर्णित लिडार तीन तरंग दैर्ध्य में से एक का उपयोग करते हैं: 850, 905, या 1550 एनएम।

यह चुनाव दो कारणों से मायने रखता है। उनमें से एक आंख सुरक्षा है। आंख के अंदर का तरल पदार्थ 850 और 905 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश के लिए पारदर्शी है, जो प्रकाश को रेटिना तक पहुंचने की अनुमति देता है। यदि लेजर बहुत शक्तिशाली है, तो इससे आंख को अपूरणीय क्षति हो सकती है।

दूसरी ओर, आंख 1550 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण करने के लिए अपारदर्शी है, जो इस तरह के लिडर्स को रेटिना को नुकसान पहुंचाए बिना उच्च शक्ति पर काम करने की अनुमति देता है। बढ़ी हुई शक्ति आपको सीमा बढ़ाने की अनुमति देती है।

तो क्यों हर कोई लेज़रों में 1550 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ लेज़रों का उपयोग नहीं करता है? 850 और 905 एनएम की आवृत्तियों पर परिचालन करने वाले डिटेक्टर सस्ती और व्यापक सिलिकॉन प्रौद्योगिकियों के आधार पर बनाए जा सकते हैं। 1550 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ एक लिडार बनाने के लिए, गैलियम इंडियम आर्सेनाइड जैसे विदेशी और महंगी सामग्री की आवश्यकता होती है।

यद्यपि 1550 एनएम लेज़र आंखों के लिए खतरा पैदा किए बिना अधिक शक्ति के साथ काम कर सकते हैं, लेकिन ऐसे बिजली का स्तर अन्य समस्याओं को जन्म दे सकता है। इस साल लास वेगास में CES में, एक व्यक्ति ने घोषणा की कि AEye के लिडार में एक शक्तिशाली 1550 एनएम लेजर ने उसका कैमरा बर्बाद कर दिया है । और, ज़ाहिर है, उच्च शक्ति के लेजर अधिक ऊर्जा की खपत करते हैं, जिससे मशीन की सीमा और ऊर्जा दक्षता कम हो जाती है।

यह सब देखते हुए, आइए शीर्ष दस अग्रणी लिडार डेवलपर्स देखें।

Velodyne

तीन वेलोडाइन उत्पाद: अल्फा पक, वेलार्रे और वेलडोम

बीम नियंत्रण : रोटेशन।

दूरी की माप : यात्रा का समय।

तरंग दैर्ध्य : 905 एनएम

वेलोडाइन ने आधुनिक तीन आयामी लिडार का आविष्कार दस साल से अधिक समय पहले किया था, और तब से इस बाजार पर हावी है। कंपनी के विशिष्ट घूर्णन लिडार अक्सर रोबोट वाहनों में उपयोग किए जाते हैं, और कंपनी के 2019 में बाजार में बने रहने की संभावना है। हालांकि, कुछ पर्यवेक्षक सोच रहे हैं कि क्या कंपनी बाद के वर्षों में अपनी अग्रणी स्थिति बनाए रखने में सक्षम होगी।

2017 के अंत में, 64-लेज़र वेलोडाइन फ्लैगशिप लिडार $ 75,000 के लिए बिक गए। वेलोडाइन ने 128 लेज़रों के साथ एक नया मॉडल पेश किया, जो कि और भी महंगा है - $ 100,000।

इन आंकड़ों के बारे में, वेलोडाइन के प्रतिनिधि ने जवाब दिया: “हम उत्पादन की लागत का खुलासा नहीं करते हैं, हालांकि, घोषित मूल्य एकल उत्पादों के लिए विशिष्ट हैं। ऑटोमोबाइल तराजू की खरीद में, कीमतें काफी कम हैं, और हम सक्रिय रूप से कम कीमत पर उत्पादों के साथ कार निर्माताओं की आपूर्ति कर रहे हैं। "

वेलोडाइन कम महंगे लिडार भी बेचता है, जिसमें 16-लेज़र वॉशर भी शामिल है , जो पिछले साल 4,000 डॉलर में बिका। वेलोडाइन एक ठोस मॉडल वेलार्रे भी बेचता है। वेलोडाइन का कहना है कि यह 905 मिमी की तरंग दैर्ध्य वाली एक प्रणाली है "एक मालिकाना बीम रहित घर्षण नियंत्रण पद्धति के साथ।" वेलोडाइन को उम्मीद है कि थोक में इस मॉडल की कीमत 1,000 डॉलर से कम होगी। हालांकि, ये लिडार 64 और 128 लेज़रों के साथ घूमने वाले मॉडल जैसे उच्च-सटीक परिणाम नहीं देते हैं।

कुछ आलोचकों का दावा है कि वेलोडाइन को विनिर्माण और उत्पाद की गुणवत्ता में कठिनाई थी।

"एडिट नीडरमियर " ने हाल ही में लिखा है , " लुटेरा में चलने वाले लिडार सेंसर, जो कंपनी की आजीविका हैं, कुशलता से और उच्च गुणवत्ता के साथ उत्पादन करने में मुश्किल साबित हुए हैं, और वे ऑटोमोबाइल में इस्तेमाल होने पर नाराज हो सकते हैं।"

एक कंपनी के प्रतिनिधि ने इस तरह के एक याद के साथ तर्क दिया, यह तर्क देते हुए कि वेलोडेन ने "वर्षों में इन सेंसर को बड़ी मात्रा में पूर्णता के लिए विनिर्माण करने का विज्ञान लाया है", और यह "यह साबित हो गया है कि वे कारों में कठोर परिचालन स्थितियों का सामना कर रहे हैं।"

वेलोडाइन ने हाल ही में ऑटोमोटिव पार्ट्स सप्लाई चेन की जानी-मानी कंपनी वीनर के साथ लाइसेंसिंग समझौते पर हस्ताक्षर किए । वीनर के पास ऑटोमोटिव कंपनियों के गुणवत्ता मानकों को पूरा करने वाले घटक बनाने का व्यापक अनुभव है, और गुणवत्ता सुधारने और उत्पाद की कीमत कम करने के लिए क्लासिक वेलोडाइन डिज़ाइन में बदलाव करने के बारे में उनके विचार हो सकते हैं। हालांकि, उन्हें जल्दी से कार्य करने की आवश्यकता है, क्योंकि कई अन्य कंपनियों ने पहले ही नेता पर अपनी जगहें निर्धारित की हैं।

Luminar

बीम नियंत्रण : यांत्रिक स्कैनिंग

दूरी की माप : यात्रा का समय।

तरंग दैर्ध्य : 1550 एनएम

कई लोग लुमिनार को वेलोडाइन के मुख्य प्रतिद्वंद्वियों में से एक मानते हैं। कंपनी 2012 से इस व्यवसाय में लगी हुई है, और पिछले साल बड़ी मात्रा में लिडार का उत्पादन शुरू किया । कंपनी का दावा है कि उसके उत्पादों की गुणवत्ता उच्चतम स्तर पर है।

विशेष रूप से, यह इस तथ्य के कारण है कि ल्यूमिनेर ने 1550 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ लेज़रों का उपयोग करने का निर्णय लिया। एक आँख-सुरक्षित तरंग दैर्ध्य का उपयोग करना ल्यूमिनेयर को लेजर शक्ति को मोड़ने की अनुमति देता है, इसलिए लिडार आगे देखता है। लेकिन 1550 एनएम लेज़रों का मतलब है कि लुमिनार को लौटने वाली दालों का पता लगाने के लिए विदेशी गैलियम-इंडियम आर्सेनाइड का उपयोग करना है। यह महंगा होना चाहिए, लेकिन लुमिनार ने पिछले साल हमें सूचित किया कि उनके ढक्कन में रिसीवर की लागत केवल $ 3 है।

पिछले साल, ल्यूमिनेर के बारे में हमारी पूछताछ के जवाब में, वेलोडेन के अध्यक्ष, मार्ता हॉल, ने हमें ल्यूमिनायर लिडार के एक गंभीर दोष का संकेत दिया - उच्च ऊर्जा खपत। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि ल्यूमिनेयर लिडार 120 डिग्री के क्षेत्र के साथ निश्चित सेंसर हैं। इसका मतलब यह है कि सभी 360 डिग्री को देखने के लिए, आपको वेलोडाइन या ऑस्टर से केवल एक के बजाय, ल्यूमिनेर से चार उपकरणों की आवश्यकता होगी (उनके क्षेत्रों के दृष्टिकोण को ध्यान में रखते हुए)। हालांकि, फिर एक पत्र में, लुमिनार के एक प्रवक्ता ने जवाब दिया कि उनके लिडार के नवीनतम संस्करण में पहले के मॉडल की तुलना में ऊर्जा की खपत में काफी कमी आई है, और "लगभग 50 वाट के एक चक्र के बारे में खपत करता है।"

लुमिनार भी कीमतों के बारे में कुछ नहीं कहता है। पिछले मई में, ल्यूमिनार के निदेशक ऑस्टिन रसेल ने हमें बताया कि उपभोक्ता बाजार में प्रतिस्पर्धा करने के लिए उनके लिडार को "कुछ हज़ार डॉलर की कीमत में" गिराना होगा, और यह मुद्दा कंपनी के लिए "समस्या नहीं" है। हालांकि, इससे यह इस प्रकार है कि उस समय उपकरणों की लागत कई हजार से बहुत अधिक थी।

Luminar वास्तविक दुनिया में कई लिडार निर्माताओं से आगे है क्योंकि यह बड़े पैमाने पर उत्पादन नौ महीने पहले शुरू हुआ था। पिछले 18 महीनों में, Luminar ने Toyota , Volkswagen और Volvo के साथ साझेदारी करने में कामयाबी हासिल की है।

हाल ही में एक साक्षात्कार में, रसेल ने इन सौदों की ओर इशारा किया, उन्हें कंपनी का सबसे बड़ा प्रतिस्पर्धी लाभ बताया। उन्होंने मुझे बताया कि सबसे बड़ी कंपनियां ल्यूमिनायर से ल्यूमिनायर-आधारित लॉबर्स विकसित कर रही हैं, और भविष्य में प्रतिस्पर्धी उत्पादों पर स्विच करने के लिए उन्हें बहुत अधिक लागत आएगी।

AEye

बीम नियंत्रण : यांत्रिक स्कैनिंग

दूरी की माप : यात्रा का समय।

तरंग दैर्ध्य : 1550 एनएम

AEye में ल्यूमिनायर के साथ बहुत कुछ है। यह बीम को नियंत्रित करने के लिए एक यांत्रिक स्कैनिंग दर्पण का उपयोग करता है। यह 1550 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ एक आंख-सुरक्षित लेजर का उपयोग करता है, जिससे इसे उच्च ऊर्जा स्तरों पर संचालित किया जा सकता है। नतीजतन, AEye लिडार में प्रभावशाली रेंज विशेषताएँ हैं। AEye का कहना है कि उनके लिडार 1000 मीटर तक की दूरी पर देख सकते हैं - यह 200-300 मीटर की तुलना में बहुत अधिक है जो कि सबसे महंगे उपकरण घमंड करते हैं।

एक दिसंबर के साक्षात्कार में, AEye के निदेशक लुईस डूसन ने उच्च-ऊर्जा आवेगों को टाल दिया जो AEye लिडार फाइबर लेज़रों का उत्सर्जन कर सकते हैं। उन्होंने कहा कि कई प्रतियोगी लिडार डायोड लेजर पर आधारित हैं, "100-150 वाट तक सीमित। फाइबर लेज़र 100,000 वाट तक पहुंच सकता है - एक बहुत ही कम नाड़ी, सिग्नल की एक बड़ी मात्रा। "

महान ऊर्जा आपको दूरी बढ़ाने की अनुमति देती है, लेकिन इसकी कमियां भी हैं। इस साल लास वेगास में CES में, एक व्यक्ति ने Ars पत्रिका को बताया कि जब वह AEye से लिडार की तस्वीर ले रहा था तो उसका महंगा कैमरा बर्बाद हो गया था। 1550 एनएम की लंबाई के साथ तरंगों के लिए आँखें एक तरल अभेद्य से भर जाती हैं। लेकिन कैमरे नहीं हैं। जाहिरा तौर पर, एक शक्तिशाली AEye लेजर ने कैमरे के नाजुक मैट्रिक्स को मारा।

एर्स के एक बयान में, AEye ने कैमरा क्षति को एक उद्योग-व्यापी समस्या के रूप में वर्णित किया। लेकिन प्रतिद्वंद्वी ओस्टर के निदेशक एंगस पकाला का तर्क है। उन्होंने लिखा: “हमारे सेंसर आँखों और कैमरों के लिए सुरक्षित हैं। और बात है। ” ल्यूमिनेयर ने कहा कि "हमने एक ही लेंस के साथ एक ही कैमरे और क्षतिग्रस्त सीईएस के समान सेटिंग्स के साथ व्यापक परीक्षण किए, और ल्यूमिनार से ल्यूमिनेयर का उपयोग करके इसे नुकसान पहुंचाने में असमर्थ थे"।

अधिकांश लिडार एक निश्चित स्कैनिंग योजना का उपयोग करते हैं। लिडार AEye एक अलग दृष्टिकोण लेता है, जिसे कंपनी "मोबाइल स्कैनिंग" कहती है। AEye स्कैन योजना को प्रोग्राम किया जा सकता है और गतिशील रूप से बदला जा सकता है। डूसैन के अनुसार, मूवेबल स्कैनिंग सर्किटरी एक फाइबर लेजर के लचीलेपन के साथ काम करती है। "शॉट से शॉट तक, आप दालों की ऊर्जा को नियंत्रित कर सकते हैं," उन्होंने एर्स को बताया। सॉफ्टवेयर न केवल प्रबंधित करता है जब अगला माप होगा, लेकिन यह भी कि कितनी ऊर्जा का उपयोग किया जाएगा - और, इसलिए, अगली बार कितनी दूरी मापी जाएगी।

नतीजतन, जब लिडार एक दूरगामी वस्तु को नोटिस करता है, तो यह छवि के इस हिस्से में स्कैनिंग रिज़ॉल्यूशन और ऊर्जा के स्तर को बढ़ा सकता है, और अधिक डेटा पॉइंट प्राप्त कर सकता है। परिणाम एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्कैन हो सकता है जो सड़क पर छोड़े गए पैदल यात्री, मोटरसाइकिल या भारी मलबे के बीच अंतर करने में मदद करेगा।

दूसरी ओर, अति-अनुकूलन का खतरा है। यदि लिडार पहले से ही पहचानी गई वस्तुओं को स्कैन करने में बहुत समय खर्च करता है, तो एक खतरा है कि व्यवस्थित स्कैनिंग के लिए बहुत कम समय बचा होगा, क्योंकि यह अन्य वस्तुओं को छोड़ देगा।

निकाल देना

बीम नियंत्रण : रोटेशन

दूरी की माप : यात्रा का समय।

तरंग दैर्ध्य : 850 एनएम

पहली नज़र में, ओस्टर लिडार वेलोडाइन के समान दिखता है। ये घूर्णन प्रणालियां हैं जो पारगमन में दालों के समय को मापती हैं, और दोनों कंपनियां 16, 64 और 128 लेज़रों के साथ डिवाइस बेचती हैं। और यह एक संयोग नहीं है: ओस्टर ने विशेष रूप से उत्पाद को डिज़ाइन किया ताकि वेलोडेन उपकरणों को बदलने के लिए इसका इस्तेमाल किया जा सके, क्योंकि कई संभावित ग्राहकों को उनके क्लासिक फॉर्म फैक्टर की आदत हो गई थी।

लेकिन यदि आप Ouster से उपकरणों को खोलते हैं, तो यह पता चला है कि अंदर वे पूरी तरह से अलग दिखते हैं। क्लासिक वेलोडाइन डिज़ाइन, पेटेंट को देखते हुए, 64 अलग लेज़रों और 64 अलग डिटेक्टरों का उपयोग करता है। ऑस्टर ने यह भी पता लगाया कि एक चिप पर 64 लेज़रों को कैसे पैक किया जाता है, और उनकी दूसरी चिप में 64 सेंसर होते हैं जो परावर्तित प्रकाश को पहचानते हैं। इस तरह के एक एकीकृत डिजाइन नाटकीय रूप से लिडार उत्पादन की लागत और जटिलता को कम कर सकते हैं।

इस वर्ष जहाज के कारण सबसे कठिन ओस्टर लिडार, OS-2 है, जो $ 24,000 के लिए 64-लेजर इकाई है। ऑस्टर का कहना है कि इसकी रेंज वेलोडाइन के सबसे महंगे लिडार की तुलना में है। Ouster लिडार भी बेचता है और सिर्फ 3,500 डॉलर के लिए एक छोटी रेंज के साथ।

ऑस्टर एक चिप पर 64 लेज़रों को एक ऊर्ध्वाधर-गुहा सतह-उत्सर्जक लेजर (वीसीएसईएल) का उपयोग करके धक्का दे सकता है - पारंपरिक लेजर डायोड के विपरीत जो सतह के समानांतर एक विमान में निकलता है। चूंकि VCSEL सब्सट्रेट की सतह पर लंबवत उत्सर्जित करता है, इसलिए कई लेज़रों को सेमीकंडक्टर चिप पर रखा जा सकता है। प्रौद्योगिकी का उपयोग लंबे समय से कंप्यूटर चूहों जैसे उपयोगकर्ता अनुप्रयोगों में किया जाता है, लेकिन इसे हमेशा लिडार में उपयोग के लिए पर्याप्त शक्तिशाली नहीं माना जाता है। Ouster का कहना है कि उन्हें पता चला कि VCSEL के साथ एक उच्च प्रदर्शन लिडार कैसे बनाया जाए।

ओस्टर ने लौटे हुए प्रकाश का पता लगाने के लिए एक और सेमीकंडक्टर तकनीक, सिंगल-फोटॉन कैस्केड डायोड (एसपीएडी) का उपयोग किया है।VCSEL की तरह, SPAD को मानक सिलिकॉन चिप निर्माण तकनीकों का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है, और कई SPAD को एक चिप में देखा जा सकता है। इसके लिए धन्यवाद, ओस्टर के लिए पिछले साल 64-लेजर उपकरणों से 128-लेजर वाले लोगों पर स्विच करना बहुत आसान था, जिसकी घोषणा जनवरी में हुई थी, और डिलीवरी गर्मियों में शुरू होगी। कंपनी को पुराने मॉडल में 64 लेज़रों और 64 डिटेक्टरों के साथ चिप्स को बदलना पड़ा, जो कि नए 128 के चिप्स के साथ थे।

निर्देशक एंगस पाकल कहते हैं, 64 से 128 लेज़रों में अपग्रेड करना अभी शुरुआत है। उन्हें उम्मीद है कि कुछ वर्षों में कंपनी लिडार पेश करेगी, जो उनके निपटान में हजारों - और संभवतः लाखों - VCSEL लेज़रों और एसपीएडी डिटेक्टरों के होंगे।

अब तक, ओस्टर वेलोडेन के उपकरणों के समान एक घूर्णन सेंसर में उपयोग के लिए लेजर के एक आयामी सरणियों को बनाने पर ध्यान केंद्रित कर रहा है। लेकिन पकाला का कहना है कि एक ही तकनीक का उपयोग लेज़रों और डिटेक्टरों के दो-आयामी सरणियों को बनाने के लिए भी किया जा सकता है - जैसे कि कैमरे में मैट्रिक्स। यह भड़क-आधारित लिडार के एक नए वर्ग के निर्माण की ओर ले जा सकता है, जहां प्रत्येक "पिक्सेल" अपने स्वयं के लेजर डिटेक्टर जोड़ी की सेवा करेगा। नतीजतन, लिडार को फ्लैश का कोई लाभ नहीं होगा - कोई हिलता हुआ भाग नहीं, "फ्रेम" को तुरंत और उसकी संपूर्णता में देखने की क्षमता - एक साधारण लिडार की सीमा का त्याग किए बिना।

ओस्टर की रणनीति का सार औद्योगिक उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बेस का लाभ उठाना है, जिसमें वीसीएसईएल पहले से ही कंप्यूटर चूहों में, स्मार्टफोन कैमरों पर रेंजफाइंडर के लिए, और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। पैकला का दावा है कि चमक, लागत और ऊर्जा दक्षता जैसे मापदंडों के संदर्भ में वीसीएसईएल में सुधार की गुंजाइश अभी भी है। और VCSEL (और SPAD) तकनीक में सभी सुधार स्वचालित रूप से Ouster के हाथों में काम करेंगे।

ब्लैकमोर

बीम नियंत्रण : यांत्रिक स्कैनिंग।

दूरियों का मापन : आवृत्ति मॉड्यूलेशन के साथ निरंतर विकिरण।

तरंग दैर्ध्य : 1550 एनएम

ओस्टर की तरह, ब्लैकमोर को अर्धचालक उद्योग के व्यापक बुनियादी ढांचे का लाभ उठाने की उम्मीद है। हालांकि, वह उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स नहीं बल्कि ऑप्टिकल संचार उद्योग में रुचि रखती है।

पहली नज़र में, लिडार और ऑप्टिकल संचार उपकरण एक दूसरे से अलग हैं, लेकिन वास्तव में उनके पास एक से अधिक आम हैं जो कल्पना कर सकते हैं। वे प्रकाश में एन्कोडेड जानकारी भेजते हैं, बाद में प्रकाश को कैप्चर करते हैं और उससे जानकारी निकालते हैं।

"ब्लैकमोर ऑप्टिकल लेयर फाइबर ऑप्टिक संचार के लिए मानक घटकों पर आधारित है," वेबसाइट कहती है ।कंपनी। "फाइबर ऑप्टिक समाधान के दशकों का उपयोग करते हुए, हमें विश्वास है कि हमारे डिजाइन स्केलेबल और विश्वसनीय हैं।"

लगभग सभी अन्य पहलुओं में, ब्लैकमोर लिडार आश्चर्यजनक रूप से ओस्टर और वेलोडाइन उत्पादों से बहुत अलग है। 360 डिग्री घूमने के बजाय, लिडार को 120 डिग्री के क्षैतिज और 30 डिग्री के लंबवत रूप से देखने के क्षेत्र के साथ तय किया गया है। यह दूरी को मापने के लिए आवृत्ति मॉड्यूलेशन के साथ cw विकिरण का उपयोग करता है, जिससे वस्तुओं की गति को मापना संभव हो जाता है।

ब्लैकमोर ने कुछ सप्ताह पहले सीईएस में एक नया दिलचस्प लिडार पेश किया । इसकी शुरुआती लागत $ 20,000 है, और इसमें प्रभावशाली विशेषताएं हैं। कंपनी को उम्मीद है कि समय के साथ धीरे-धीरे लिडार की लागत कम होगी।

बरजा

बीम नियंत्रण : स्पेक्ट्रोस्कोपिक स्कैनिंग।

दूरी माप : आयाम मॉड्यूलेशन के साथ निरंतर उत्सर्जन।

तरंग दैर्ध्य : 1550 एनएम

बाराजा - सबसे असामान्य स्टार्टअप में से एक जो मैंने पिछले साल के बारे में बात की थी - और सबसे रहस्यमय में से एक।

अधिकांश लिडार में 120 डिग्री या उससे कम का दृश्य क्षेत्र होता है, जिसका अर्थ है कि 360 डिग्री की पूर्ण कवरेज सुनिश्चित करने के लिए उन्हें कम से कम चार खरीदने की आवश्यकता है। यह महंगा हो सकता है, और मशीन के किनारों पर नाजुक इलेक्ट्रॉनिक्स के प्लेसमेंट की भी आवश्यकता होती है, जहां इसे नुकसान पहुंचाना बहुत आसान है।

बरजा का विचार सभी नाजुक इलेक्ट्रॉनिक्स को ट्रंक में स्थानांतरित करना है। वहां स्थित सिग्नल प्रोसेसर फाइबर ऑप्टिक के माध्यम से चार सस्ते और टिकाऊ सेंसर हेड्स से जुड़ा होता है जिन्हें मशीन के बाहर रखा जा सकता है।

पिछली गर्मियों में एक साक्षात्कार में, कंपनी के निदेशक फेडेरिको कोलेर्ट ने मुझे बताया कि चार सेंसर प्रमुख "अनिवार्य रूप से सिलिकॉन ग्लास से बने होते हैं। वे सस्ते, विश्वसनीय और तत्वों का अच्छी तरह सामना करते हैं। दुर्घटना की स्थिति में, आपको बस सेंसर हेड को बदलने की आवश्यकता है। ”

आकर्षक विचार। समस्या यह है कि मैं यह पता नहीं लगा सकता कि यह कैसे काम करेगा - और मैं कोलार्थ को इसे विस्तार से समझाने के लिए मना नहीं कर सका।

बरजा ने अपने लिडार को "स्पेक्ट्रोस्कोपिक स्कैनिंग लिडार" के रूप में वर्णित किया है, जिसका अर्थ है कि प्रिज्म से गुजरने वाले प्रकाश की आवृत्ति को बदलकर लेजर बीम को नियंत्रित किया जाता है। यह कल्पना करना आसान है कि कोई एक आयाम में इस तरह के बीम को कैसे नियंत्रित कर सकता है, लेकिन यह समझना मुश्किल है कि दो-आयामी नियंत्रण कैसे प्राप्त किया जाए। "

जब मैंने इस बारे में Collart से पूछा, तो उन्होंने कहा:" दूसरे आयाम के लिए, हम वर्णक्रमीय स्कैनिंग की एक ही अवधारणा का उपयोग करते हैं और हमारे पास अभी भी एक सहायक है। यांत्रिक प्रणाली। "

उन्होंने कहा कि इस प्रणाली में दर्पण या घूर्णन लेज़र शामिल नहीं हैं। उन्होंने कहा कि यह" एक ही प्रिज्मीय प्रकाशिकी का उपयोग करता है - हम अभी भी इस क्षण को गुप्त रखते हैं। "

इसके अलावा, बाराजा एकमात्र कंपनी है, जिससे हमने दूरी मापने के लिए आयाम-संग्राहक निरंतर विकिरण का उपयोग करने के लिए बात की है। Collarte ने हमें बताया कि इस दृष्टिकोण का एक फायदा यह है कि "व्यक्तिगत दालों के लिए, उच्च ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।" पावर सर्जेस के कारण कुछ ऑप्टिकल घटकों को नुकसान हो सकता है, और उनकी अनुपस्थिति इंजीनियरों को विकल्पों की एक विस्तृत श्रृंखला का उपयोग करने की सुविधा देती है - जो संभवतः कम खर्चीली और अधिक विश्वसनीय तकनीक का निर्माण कर सकती है।

कोलर्टे कहते हैं कि बाराजा (जैसे ब्लैकमोर) "ऑप्टिकल टेलीकम्युनिकेशन से घटकों और प्रौद्योगिकी को स्थानांतरित करने" की कोशिश कर रहा है, जहाँ बड़े पैमाने की अर्थव्यवस्थाएँ उत्पाद लागत को कम रखने में मदद करती हैं। बाराजा व्यावसायीकरण के शुरुआती चरण में प्रतीत होता है, लेकिन Collarte का कहना है कि कंपनी सैकड़ों हजारों उपकरणों के उत्पादन में अपनी लागत को "कुछ सौ" डॉलर तक कम करने की उम्मीद करती है।

Quanergy

बीम नियंत्रण : सक्रिय चरणबद्ध एंटीना।

दूरी की माप : यात्रा का समय।

तरंग दैर्ध्य : 905 एनएम

तीन साल पहले, क्वीनरज ने एक बड़ा उपद्रव करना शुरू कर दिया जब उसने $ 250 से कम लागत के साथ एक ठोस उत्पाद के निर्माण की घोषणा की, जिसे बड़े पैमाने पर उत्पादन के साथ हासिल किया जा सकता है। लेकिन आलोचकों का कहना है कि कंपनी अपने वादे को पूरा करने में विफल रही।

एक साक्षात्कार में, नवीगेंट के एक विश्लेषक सैम एबल्सिमिड ने कहा, "क्वेन्गर्जी को सही दूरी पर काम करने के लिए सेंसर मिलने में कठिन समय लगता है।"



क्वीनर्ज सक्रिय चरणबद्ध सरणी प्रौद्योगिकी का उपयोग करके लिडार बनाने वाली कुछ कंपनियों में से एक है। जैसा कि स्पष्टीकरण में बताया गया है2017 की अवधारणा:

चरणबद्ध सरणी ट्रांसमीटरों की एक श्रृंखला है जो विद्युत चुम्बकीय बीम की दिशा बदल सकती है, सिग्नल के सापेक्ष चरण को एक ट्रांसमीटर से दूसरे में समायोजित कर सकती है।

यदि सभी ट्रांसमीटर समकालिक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करते हैं, तो किरण सीधे, अर्थात्, लंबवत सरणी में जाएगी। बीम को बाईं ओर झुकाने के लिए, ट्रांसमीटर प्रत्येक एंटीना द्वारा भेजे गए सिग्नल के चरण को स्थानांतरित करते हैं, और बाईं तरफ ट्रांसमीटर से सिग्नल दाईं ओर ट्रांसमीटर से सिग्नल के पीछे होता है। बीम को दाईं ओर झुकाने के लिए, जाली विपरीत क्रिया करती है, दाएं के सापेक्ष सबसे आगे वाले तत्वों के चरण को स्थानांतरित करती है।

इस तकनीक का उपयोग दशकों से रडार में किया जा रहा है, जहां रडार एंटेना ट्रांसमीटर के रूप में काम करते हैं। ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणियाँ प्रकाश में एक ही सिद्धांत को लागू करती हैं, काफी छोटे चिप पर लेज़रों की एक सरणी को पैकिंग करती है।

अगर क्वीनर्ज इस तकनीक को अच्छी तरह से काम करने में कामयाब रहे, तो इसका एक टन लाभ होगा। चलती भागों के साथ, एक ठोस राज्य उपकरण सस्ता, विश्वसनीय और बहुमुखी हो सकता है। एले के इंस्ट्रूमेंट की तरह क्विनर्जी का लिडार, रिजोल्यूशन और रिफ्रेश रेट के बीच प्रोग्रामेबल और डायनामिक स्विच है।

लेकिन बाजार में क्वोनर्ज को ज्यादा सफलता नहीं मिली है। नवंबर में एक साक्षात्कार में, निर्देशक लुए एल्डैड ने कहा कि "हम सही चरणों से गुजर रहे हैं, हम शेड्यूल पर हैं।" लेकिन इसमें संदेह करने का कारण है। उदाहरण के लिए, एंगस पकाला 2015 में ओस्टर को छोड़ने और स्थापित करने से पहले क्वोनर्ज के सह-संस्थापक थे।

एबुलसमाइड औद्योगिक सुरक्षा में लिडार के उपयोग के लिए क्वेर्जेन्स की हालिया रुचि की ओर इशारा करता है - इस एप्लिकेशन क्षेत्र में, रोबोमोबाइल्स जैसी दूरियों की आवश्यकता नहीं होती है। एल्डाडा ने मुझे बताया कि क्वीनरेज के पास अब अधिक विशिष्ट यांत्रिक-निर्देशित लिडार है जो सुरक्षा बाजार के लिए डिज़ाइन किया गया है।

Cepton

बीम नियंत्रण : मालिकाना माइक्रोप्रेशन तकनीक।

दूरी की माप : यात्रा का समय।

तरंग दैर्ध्य : 905 एनएम

पूरी तरह से स्वचालित रोबोमेइल लिडार के लिए आवेदन का सबसे अधिक मांग वाला क्षेत्र है, और अब तक मैंने मुख्य रूप से इस बाजार के उद्देश्य से उत्पादों का वर्णन किया है। लेकिन कैप्टन एक सम्मानित लिडार निर्माता का एक उदाहरण है, जिसका मुख्य उद्देश्य उन्नत ड्राइवर सहायता प्रणालियों (ADAS) में उनकी तकनीक का उपयोग करना है। आज के ADAS सिस्टम लेन कंट्रोल और डायनेमिक क्रूज़ कंट्रोल के लिए रडार और कैमरों का उपयोग करते हैं। लेकिन हर कोई उम्मीद करता है कि भविष्य की कारों पर लिडार देखने के लिए ऑटोमेकरों को अधिक परिष्कृत ADAS सिस्टम प्रदान किया जा सकता है।

समस्या यह है कि, जैसा कि हमने देखा, सबसे अच्छे लिडार की कीमत दसियों हज़ार डॉलर है, और यह स्थिति तब भी नहीं बदल सकती है जब वे औद्योगिक पैमाने पर उत्पादित होते हैं। इसलिए, सेप्टन जैसी कंपनियां मध्यम श्रेणी के लिडार के उत्पादन के लिए लक्ष्य कर रही हैं जो कुछ वर्षों में उत्पादित होने वाली कारों में शामिल होने के लिए पर्याप्त रूप से सुलभ हैं।

और जब मैंने सेप्टन के निदेशक जून पेई से रोबोटिक वाहनों के लिए आवश्यक लंबी दूरी के ढक्कन के बारे में पूछा, तो उन्होंने बाजार को अस्वीकार करते हुए कहा कि उन्होंने नहीं सोचा था कि ग्राहक "भविष्य के भविष्य में" बड़ी मात्रा में ऐसे उपकरणों का अनुरोध करना शुरू करेंगे।

इसके बजाय, सेप्टन ने ADAS बाजार पर ध्यान केंद्रित किया, जहां यह पहले से ही आपूर्ति के बड़े संस्करणों पर सौदे करना शुरू कर रहा है। कैप्टन का दावा है कि इसका प्रतिस्पर्धी लाभ मूल्य है।

पेई ने कहा, "हम 1,000 डॉलर से कम कीमत में लिडार बेचने में सक्षम एकमात्र कंपनी हैं।" पिछली गर्मियों में, केप्टन ने कोइतो , एक जापानी कंपनी और कार हेडलाइट्स के दुनिया के सबसे बड़े आपूर्तिकर्ताओं में से एक के साथ एक समझौते की घोषणा की , जिसके अनुसार यह हेडलाइट डिजाइन में अपने लिडार तकनीक को शामिल करेगा। इसका मतलब यह है कि अगर ऑटोमेकर यह तय करता है कि सेप्टन लिडार उन्हें हर तरह से सूट करता है, तो वह इस मौके को आसानी से अपनी कारों में शामिल कर सकेगा।

पेई ने मुझे बताया कि किरण को नियंत्रित करने वाली माइक्रोइमोशन तकनीक इस उद्योग के लिए अद्वितीय है। पारंपरिक MEMS प्रकाश को पुनर्निर्देशित करने के लिए एक छोटे यांत्रिक रूप से चलते दर्पण का उपयोग करते हैं। लेकिन पेई का कहना है कि सेप्टन "एक बहुत ही मालिकाना ऑप्टिकल डिजाइन का उपयोग करता है जो दर्पण को खत्म कर देता है, लेकिन फिर भी एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवि बनाने में सक्षम है।" उन्होंने इसे "एक छोटी थरथाने वाली प्रणाली के रूप में वर्णित किया है जो एक स्पीकर के सिद्धांत पर काम करता है" - लेकिन विवरण प्रकट करने से इनकार कर दिया।

Innoviz

बीम नियंत्रण : यांत्रिक स्कैनिंग।

दूरी की माप : यात्रा का समय।

तरंग दैर्ध्य : 905 एनएम

इनोवेट, जैसे केप्टन, मुख्य रूप से वाहन निर्माताओं के साथ उच्च-मात्रा लेनदेन पर केंद्रित है। यह सस्ती मिड-रेंज लिडार को ADAS में उपयोग के लिए बेचता है। और बहुत सफल रहे।

पिछले अप्रैल में, बीएमडब्ल्यू ने 2021 मॉडल वर्ष में अपनी कारों में इनोविज़ लिडार को स्थापित करने की योजना की घोषणा की। इस साझेदारी में शामिल मैग्ना, एक प्रसिद्ध आपूर्तिकर्ता है जो हजारों कारों में तैयार भागों को स्थापित करने के लिए आवश्यक रसद के साथ मदद करेगा।

ऑटोमेकर कई लिडार तकनीकों के साथ प्रयोग कर रहे हैं, इसलिए उनके कई निर्माता ओईएम के साथ सौदे करने का दावा कर सकते हैं। लेकिन बीएमडब्ल्यू डील इनोविज को अन्य प्रतियोगियों से अलग करती है - बीएमडब्ल्यू, जाहिर है, बिक्री के लिए कारों में अपने लिडार स्थापित करने के बारे में गंभीर है, और न केवल प्रोटोटाइप परीक्षण के लिए इन उपकरणों को खरीदना।

कारों के उत्पादन में, नए उत्पादों के लिए विकास का समय बहुत लंबा है, इसलिए इनोविज़ के पास अगले कुछ वर्षों में कुछ करने के लिए होगा, और निश्चित रूप से, एक सौदा इनोविज़ को भविष्य में नए सौदों का समापन करने की अनुमति देगा। वह इस सौदे के बारे में आशावादी हैं। "

बीएमडब्ल्यू के साथ सौदा, जाहिरा तौर पर, ADAS को लागू करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा, लेकिन Innoviz की रोबोट कारों के क्षेत्र में महत्वाकांक्षाएं हैं। अपने नवीनतम मॉडल, InnovizOne में। 200 50% 120 .