Лидары для беспилотных автомобилей
Многие автоконцерны используют для создания новых беспилотных автомобилей различные системы управления, датчики, видеокамеры и усовершенствованное программное обеспечение. Но без одного важного компонента работа смарт-авто практически невозможна. И этот элемент – лидар. Подобная система довольно дорогостоящая, средняя стоимость лидара составляет 10000 долларов. Это компактный модуль, который помогает беспилотному транспорту надежно передвигаться по дорогам и трассам города.
Помимо обычных городских препятствий, таких как дорожные знаки, деревья, здания или пешеходы, система лидар может распознавать и другие материалы: скалы, облака, дождь и даже химические соединения. Такая инновационная технология используется не только в разработке автомобилей, но и в создании топографических карт, исследовании космоса, археологических раскопках или градопланировании.
Главные преимущества системы
Лидар в самоуправляющемся транспорте – это устройство, которое помогает имитировать карту местности. Это обязательный элемент автономной машины (за редкими исключениями), также как видеокамеры, радиолокаторы или датчики. Лидар – комплект самостоятельно крутящихся зеркал, обычно находящихся на крыше беспилотного автомобиля. Технология может определять различные объекты на расстоянии от пары сантиметров до сотни метров.
Минимальная дистанция, на котором лидар может определить объект, составляет два сантиметра, например у системы GPS минимальное расстояние – 2 метра. Также устройство работает при низкой освещенности, поэтому в любой ситуации и погодных условиях лидар сможет распознать объект.
Эффективность лидара уже была доказана компанией Volvo. Исследования были проведены на полях фермеров. Компания протестировала свои модели грузовиков с лидаром. При вождении обычной фуры фермеры теряли порядка 4% урожая. Грузовики, оснащенные лидарами, имели плавный ход, одинаковую скорость и не пропускали ни одного посева.
Необходимость новых технологий
Многие разработчики беспилотных автомобилей говорят о необходимости установления лидаров на любой автомобиль. Но например, разработчики Tesla пока не торопятся внедрять данную технологию. Недавно были проведены испытания беспилотных моделей компании Tesla и автомобили не смогли правильно сориентироваться в окружающем пространстве, из-за чего возникло несколько аварийных ситуаций. Несмотря на это, пока Tesla отказывается от применения лидаров.
Лидар является один из самых дорогих составляющих беспилотного автомобиля. Стоимость такого устройства может составлять до 75000 долларов. В скором будущем цена будет намного ниже, и многие владельцы автомобилей смогут позволить себе это устройство.
Беспилотный флот Яндекса перешёл на собственные лидары: почему это важно и что в них особенного
Если вы видели наши беспилотные автомобили вживую или на фотографиях, вы наверняка замечали у них на крыше установку, которой нет у обычных машин. Внутри неё, среди прочего, размещается лидар — один из основных сенсоров беспилотного автомобиля. С 2021 года мы используем во всех наших беспилотных автомобилях последнего поколения лидары собственной разработки.
Важная особенность нашего лидара — он может в реальном времени менять свои параметры и адаптироваться под дорожную ситуацию. Например, на скоростных шоссе лучше «видеть» машины вдалеке, а на узких улицах более детально разглядеть пешеходов вблизи автомобиля.
Мы расскажем о том, как в 2019 году начали делать свои лидары, какими характеристиками обладает программируемый лидар и почему собственный сенсор так важен для дальнейшей разработки беспилотных технологий.
Зачем беспилотнику нужен лидар
Лидары, камеры и радары — «глаза» большинства беспилотных автомобилей. С их помощью беспилотная система распознаёт окружающий мир, например сигналы светофоров, автомобили и людей, измеряет размеры окружающих объектов, их скорости и расстояния до них. Благодаря этому у машины есть данные, чтобы понимать, как безопасно перемещаться по дорогам и реагировать на дорожные ситуации.
Один из основных сенсоров беспилотного автомобиля — лидар. Он каждую секунду испускает миллионы безопасных для людей лазерных лучей, которые отражаются от объектов и возвращаются обратно. Получается лидарное облако — совокупность точек, которые создают трёхмерную картину окружающего мира. По отражённым сигналам лидара можно определить форму объектов и расстояние до них с точностью до сантиметра.
Лидар может определять точные очертания объектов на расстоянии в сотни метров — эту информацию не получить с камер и радаров. Ещё лидар «видит» в темноте, а благодаря алгоритмам фильтрации шумов автомобили могут уверенно ориентироваться в пространстве даже в сложных погодных условиях вроде снега или дождя.
Также лидар помогает беспилотному автомобилю понимать своё положение в пространстве — для этого система в реальном времени сравнивает трёхмерный скан окружения с загруженными в систему трёхмерными картами.
Так выглядит изображение с лидара. Можно увидеть дороги, пешеходов, припаркованные машины, стоянку самокатов и другие объекты вокруг беспилотного автомобиля
Первые лидары Яндекса
Изначально мы использовали лидары других компаний, но их возможности были ограничены теми функциями, что закладывает производитель. С 2019 года мы сами проектируем лидары — они помогают нашей системе беспилотного управления лучше решать задачи, с которыми ей приходится сталкиваться.
Мы начали с двух прототипов. Они имели разную конструкцию: первый лидар располагал вращающимся блоком, а второй был неподвижным. Оба наших лидара имели параметры дальности и разрешения сравнимые с лидарами стороннего производителя.
На создание прототипов ушло девять месяцев. Когда лидары были готовы, мы установили их на нескольких беспилотных машинах, чтобы понаблюдать, как они поведут себя в эксплуатации, и сравнить их друг с другом.
Неподвижный лидар лучше проявил себя на испытаниях. Во-первых, такая конструкция в целом надёжнее — в ней нет тяжелой подвижной электронки, поэтому она лучше переносит тряску и морозы. Во-вторых, из-за особенностей конструкции лидар был более гибок в настройке, а задавать нужные параметры можно было как заранее, так и прямо во время поездки, на ходу. Именно эта конструкция легла в основу лидаров, которые мы сейчас устанавливаем на наши машины.
В чём преимущества
Параметры лидара можно менять в реальном времени
Параметры лидара — количество лучей, угол обзора, дальность — можно изменять заранее или во время поездки. За счёт этого беспилотный автомобиль лучше подстраивается под разные дорожные ситуации.
Например, при движении по узким улицам мы можем сконцентрировать большую часть лучей на дороге перед автомобилем, чтобы повысить плотность лидарного облака вблизи и детально разглядеть людей и небольшие объекты, например дорожные конусы.
На широких скоростных трассах наоборот: мы можем сосредоточиться на объектах, которые находятся в отдалении. Это позволяет заранее понять обстановку впереди: где находятся машины, нет ли аварий или дорожных работ. Наш лидар может распознать легковой автомобиль на расстоянии в 200 метров, а фуру на расстоянии в 500 метров.
На картинке ниже — момент выезда беспилотного автомобиля с узкой улицы на широкий проспект. Лидар переключается на сканирование дальних объектов — можно заметить, что автомобили вдалеке стали чётче:
Благодаря лидарам, которые способны отчётливо «видеть» объекты вдалеке, беспилотному автомобилю проще определять своё местоположение. Это особенно важно в зонах с не очень плотной застройкой вокруг дороги — на эстакадах, широких проспектах и шоссе. Автомобиль различает здания на расстоянии 600 метров и получает достаточно данных для сравнения с трёхмерной картой.
Менять параметры лидара можно и для более сложных задач. Например, если алгоритмы сигнализируют, что какой-то объект сложно определить в текущих условиях, мы можем увеличить плотность лидарного облака в этой зоне.
На видео показано, как «видит» мир центральный лидар. Дополнительные лидары по бортам и спереди автомобиля исключены из демонстрации:
Лидар стал надёжнее
В наших лидарах нет подвижной электроники: они меньше изнашиваются со временем и не так подвержены температурным искажениям, как вращающиеся лидары.
Во время тестов наши лидары показали одинаково хорошую работу при температуре от −30 до +30°С. Благодаря этому их можно использовать практически всюду — и в жарких странах, и в местах, где бывает морозная зима.
Доступ к «сырым» данным позволил улучшить распознавание объектов
Имея свой лидар, можно получить доступ к его «сырым» данным — то есть к данным в том виде, какой они имеют до обработки на устройстве. Лидары сторонних производителей такой возможности обычно не дают: в них данные фильтруются на этапе сбора.
«Сырые» данные можно проанализировать и сопоставить с данными с других сенсоров. Это позволяет научиться лучше распознавать окружающий мир. Мы также создаём специализированные наборы данных для сложных и уникальных объектов на дорогах и обучаем на них алгоритмы.
Свои лидары помогают оптимизировать затраты
Лидары, созданные в Яндексе, стоят столько же, сколько и лидары стороннего производителя, которые мы использовали раньше. При этом они лучше подходят для наших задач: «видят» дальше, точнее распознают объекты и способны подстраиваться под разные ситуации на дороге.
На сегодняшний день из всех компаний, которые делают беспилотные автомобили, лишь четыре используют лидары собственной разработки. Яндекс — одна из них.
Сейчас лидарами, разработанными в Яндексе, оснащены все наши беспилотные автомобили четвёртого поколения. Машины проехали с ними уже более полумиллиона километров. Свои лидары мы будем устанавливать и на все новые автомобили.
На создание лидара в общей сложности ушло два с половиной года — это относительно небольшой срок. Мы смогли уложиться в него, потому что к началу разработки уже располагали внушительным флотом беспилотных машин и могли сразу же приступать к тестированию разработок.
Мы продолжаем совершенствовать лидары и разрабатывать новые. Например, сейчас мы тестируем прототипы боковых лидаров для распознавания объектов на близких расстояниях и проектируем основной лидар для наших роботов-курьеров.
Как заработать на технологии LIDAR для беспилотных автомобилей
Технология беспилотного вождения ( AV ) является одной из самых популярных идей в автопромышленности. Рассмотрим компании, работающие над основной технологией в области AV, называемой LIDAR. Она делает беспилотные автомобили более близкой реальностью, чем может показаться.
Что это такое
LIDAR (light detection and ranging) — технология, которая использует импульсные лазерные лучи для сканирования окружающей среды и создания высокоточных 3D-карт. Беспилотный транспорт должен быть оснащен лазерными датчиками восприятия света, чтобы «видеть» вокруг себя объекты: дорогу, дорожные знаки, пешеходов, велосипеды. Технология действует как «глаза» беспилотного автомобиля.
Перспективы технологии
— Согласно данным ReportLinker, в период 2021–2028 гг. ожидается среднегодовой темп роста рынка LIDAR на 22,5%.
— Приближающаяся эра беспилотных авто должна привести к продажам миллионов датчиков LIDAR. Однако на развитие рынка потребуются годы. Разработчики технологии нацелены на массовое производство автомобильных систем в период 2024–2025 гг. Однако потребность в промышленных масштабах может сместиться в сторону 2030 г.
В ближайшее время в автомобильной индустрии есть риски низких объемов производства. Ожидания в отношении объемов и выручки, генерируемой лидаром в автомобилестроении, слишком высоки.
— Помимо авто, есть другие рынки. Например, неавтомобильные ПО для лидарных систем должны помочь в масштабировании производства и снижении цены технологии. Оно включает в себя промышленных и коммерческих роботов. Также они используются в системе умных городов для управления дорожным движением и обеспечением безопасности пешеходов.
Разработчики технологии LIDAR
Помимо производства лидаров для автомобилей и использования технологий в других отраслях, эти компании объединяет то, что все они убыточны. Различие — в применяемых ими лидарных технологиях.
Рассмотрим акции, торгующиеся на Санкт-Петербургской бирже.
Luminar (LAZR) — производитель датчиков и программного обеспечения для легковых и грузовых автомобилей.
Запатентованное ПО Luminar разработано для раскрытия всех возможностей лидаров и может обеспечивать автономность движения машин по высокоскоростным автомагистралям.
Компания является близким конкурентом Velodyne с самой продвинутой технологией. Лидар Luminar отображает картинку с самым плотным «облаком точек» — чем их больше, тем лучше видно дорогу и другие объекты.
Luminar сотрудничает с автопроизводителем Volvo и аэрокосмической компанией Airbus. Автомобили Volvo будут оснащены лидарными датчиками Luminar Iris с 2022 г. Компания заключила контракты с концерном Daimler (среди дочерних компаний Mercedes-Benz) и подразделением Intel Mobileye, за счет которых высока вероятность укрепить позиции на рынке.
EPS
От компании не ждут выхода на чистую прибыль в ближайшие три года.
Техническая картина
Velodyne (VLDR) была одной из первых компаний на рынке, продающей лидарные датчики. Сейчас она остается лидером благодаря преимуществу первопроходца, широкому ассортименту продукции и клиентскому портфелю из 300 компаний, включая крупных представителей автомобильной и IT отраслей.
Чаще всего лидарная технология ассоциируется с AV, однако решения Velodyne также предназначены для 3D-картографии, робототехники и беспилотных летательных аппаратов.
В октябре 2020 г. компания объявила о трехлетнем соглашении с Baidu на поставку лидарных датчиков Alpha Prime. Имеются и подписанные контракты с компаниями Motional, Ford и Hyundai Mobis.
EPS
От компании не ждут выхода на чистую прибыль в ближайшие три года.
Долговая нагрузка
Соотношение обязательств к активам составляет 2,6%, что является низкой нагрузкой.
Техническая картина
Veoneer (VNE) — шведский производитель автомобильных систем LIDAR. Выпускает масштабируемый датчик LIDAR ближнего действия с технологией трехмерного ПО. Компания использует технологию Velodyne — это партнерство укрепило позиции Veoneer на рынке. А сотрудничество с IT-гигантом Qualcomm является хорошим плюсом для будущих продаж.
EPS
Ожидается, что компания до 2023 г. будет генерировать убытки.
Долговая нагрузка
Как и у других игроков, долговая нагрузка низкая. Соотношение обязательств к активам составляет 16%.
Техническая картина
Оценка компаний
Оценка по мультипликаторам P/E и форвардный P/E не актуальна, за счет убыточности в ближайшие годы. Если сравнить компании по показателю отношения цены к выручке, то у Luminar P/S=500 — высокая переоценка даже для компании в фазе роста. У Velodyne P/S=23. Недооцененной можно назвать шведскую Veoneer с P/S=1,7.
Компании можно отнести к сегменту венчурных инвестиций. Они развивают технологии следующего поколения и ожидают высоких продаж на горизонте пяти лет, но в моменте являются убыточными. За счет малой капитализации у котировок высокая волатильность и риски.
В то же время, потенциал роста на горизонте ближайших лет находится в диапазоне 50–150%. Акции интересны для удержания на долгосрочные цели, поэтому можно выделить на них малый процент от общего инвестпортфеля и для диверсификации вложить равными долями в каждую бумагу.
БКС Мир инвестиций
Последние новости
Рекомендованные новости
Ход торгов. Голубые фишки набирают обороты
Акция года в России 2021
Новогодние новинки на СПБ: электромобили, хайтек и дивидендные акции
Акция года в США 2021
Дивидендный портфель 2022
Lucid Group. Главный конкурент Tesla?
Валютный рынок. Итоги года и перспективы рубля в 2022
Больше 200% за год. 5 самых выросших российских акций в 2021
Адрес для вопросов и предложений по сайту: bcs-express@bcs.ru
* Материалы, представленные в данном разделе, не являются индивидуальными инвестиционными рекомендациями. Финансовые инструменты либо операции, упомянутые в данном разделе, могут не подходить Вам, не соответствовать Вашему инвестиционному профилю, финансовому положению, опыту инвестиций, знаниям, инвестиционным целям, отношению к риску и доходности. Определение соответствия финансового инструмента либо операции инвестиционным целям, инвестиционному горизонту и толерантности к риску является задачей инвестора. ООО «Компания БКС» не несет ответственности за возможные убытки инвестора в случае совершения операций, либо инвестирования в финансовые инструменты, упомянутые в данном разделе.
Информация не может рассматриваться как публичная оферта, предложение или приглашение приобрести, или продать какие-либо ценные бумаги, иные финансовые инструменты, совершить с ними сделки. Информация не может рассматриваться в качестве гарантий или обещаний в будущем доходности вложений, уровня риска, размера издержек, безубыточности инвестиций. Результат инвестирования в прошлом не определяет дохода в будущем. Не является рекламой ценных бумаг. Перед принятием инвестиционного решения Инвестору необходимо самостоятельно оценить экономические риски и выгоды, налоговые, юридические, бухгалтерские последствия заключения сделки, свою готовность и возможность принять такие риски. Клиент также несет расходы на оплату брокерских и депозитарных услуг, подачи поручений по телефону, иные расходы, подлежащие оплате клиентом. Полный список тарифов ООО «Компания БКС» приведен в приложении № 11 к Регламенту оказания услуг на рынке ценных бумаг ООО «Компания БКС». Перед совершением сделок вам также необходимо ознакомиться с: уведомлением о рисках, связанных с осуществлением операций на рынке ценных бумаг; информацией о рисках клиента, связанных с совершением сделок с неполным покрытием, возникновением непокрытых позиций, временно непокрытых позиций; заявлением, раскрывающим риски, связанные с проведением операций на рынке фьючерсных контрактов, форвардных контрактов и опционов; декларацией о рисках, связанных с приобретением иностранных ценных бумаг.
Приведенная информация и мнения составлены на основе публичных источников, которые признаны надежными, однако за достоверность предоставленной информации ООО «Компания БКС» ответственности не несёт. Приведенная информация и мнения формируются различными экспертами, в том числе независимыми, и мнение по одной и той же ситуации может кардинально различаться даже среди экспертов БКС. Принимая во внимание вышесказанное, не следует полагаться исключительно на представленные материалы в ущерб проведению независимого анализа. ООО «Компания БКС» и её аффилированные лица и сотрудники не несут ответственности за использование данной информации, за прямой или косвенный ущерб, наступивший вследствие использования данной информации, а также за ее достоверность.
Лидары, радары и камеры для беспилотников. Плюсы и минусы этих датчиков
Автор: Аркадий Софрыгин, основатель сайта Беспилот.
Присоединяйтесь к обсуждению темы в Facebook
Подписывайтесь на наш телеграм-канал
Расположение сенсоров на беспилотнике Waymo: 5 лидаров, 9 камер и 6 радаров. Такое большое количество датчиков нужно для обзора в 360° вокруг робокара и для дублирования друг друга, ведь во время поездки какие-то сенсоры могут быть загрязнены, залиты дождем, а также могут выйти из строя.
Лидары
Объемная картинка вокруг беспилотника, которую строит лидар Velodyne.
Радары
Радары используют радиоволны для определения расстояния до объекта, его скорости и месторасположения. Так как стандартные радары плохо различают точные размеры и форму объектов, в беспилотниках используют датчики, работающие в частотном диапазоне 77-79 ГГц. При этом существенно увеличивается разрешение радиолокационных изображений.
Радары компании Arbe.
Камеры
Камеры нужны прежде всего для классификации объектов вокруг беспилотника. С помощью камеры можно точно понять, что за объект перед нами (дерево, автомобиль, пешеход и т.д.), а также считывать разметку, сигналы светофоров и автомобилей и дорожные знаки. То есть камера дает точную семантику объектов, качественно классифицирует их. С помощью камеры можно, например понять, что перед нами не просто грузовик, а грузовик дорожных служб со знаками объезда на нем.
У камер небольшой угол обзора, поэтому на беспилотнике их как правило много. Например Waymo ставят 9 камер на каждую машину, при этом радаров на ней 6, а лидаров 5. На беспилотах Яндекса 10 камер, 6 радаров и 4 лидара. Ну а такое количество камер требует большие вычислительные мощности и это один из недостатков использования этой технологии.
Камеры разных типов на беспилотных автомобилях.
Используя сочетание работы лидаров, радаров и камер можно не только строить 3D-сцену вокруг беспилота и определять расстояние, размеры и скорость объектов, но и планировать их дальнейшее поведение. Кроме этих датчиков, в некоторых беспилотниках используются сонары, стереокамеры (камеры с двумя и более объективами), ГНСС-навигация (GPS или ГЛОНАСС), HD-карты и инерциальная навигация. Сочетание работы (кросс-валидация) большого количества сенсоров дает наиболее точное позиционирование беспилотника и объемную сцену объектов вокруг него. Каждая беспилотная компания использует свой набор датчиков разных цен и производителей. При этом на качественную работу беспилота влияют не только сенсоры, но и, прежде всего, беспилотный софт, программное обеспечение робокара. Но это уже другая история 🙂
Смотрите все свежие новости о беспилотниках. Закажите беспилоты и роботов или консультацию по роботизации и автоматизации и да пребудет с вами беспилот!
«Яндекс» спроектировал собственные лидары и камеры для беспилотников
«Яндекс» объявил о том, что начнет использовать в беспилотных автомобилях лидары и камеры собственного производства. Они будут предназначаться также для автономных роботов-доставщиков «Яндекс.Роверы». Пока компания не собирается продавать их на рынке.
Компания создала два типа лидаров. Конструкция представляет из себя устройство, которое имеет встроенный лазер, который способен с высокой скоростью крутиться вокруг своей оси. Также лидар оснащен сенсорами для приема лучей. Он имеет обзор 360 градусов. Лидар собирает информацию об объектах, которые находятся вокруг беспилотного автомобиля.
Второй лидар — твердотельный, с встроенным стационарным лазером, имеющим подвижный отражатель. Его угол обзора составляет 120 градусов. Такое устройство можно применять для получения более детальной информации об объектах по направлению движения авто.
«Рынок и технологии лидаров довольно закрытые, нет учебника «как сделать лидар для чайников». Поэтому нам надо было найти свое решение, которая подходило бы именно нашей технологии, а с учетом ее стремительного развития, сделать это нужно было довольно быстро. На создание двух типов лидаров у нас ушло около восьми месяцев», — поделился руководитель группы разработки лидара Дмитрий Соломенцев.
Камеры, совместно с которыми будут работать лидары, собраны специально под беспилотники. Устройства способны быстрее адаптироваться к изменяющемуся освещению и лучше распознавать светодиодные лампы.
Система лидаров, камер и радаров используется в большинстве беспилотных автомобилей. В совокупности они помогают распознавать окружающие объекты, а также определять точные расстояния между ними и скорость перемещения. При этом каждый из датчиков имеет ограничения, так, радар может обнаружить объект на расстоянии до 300 метров и узнать его скорость, но не может понять тип объекта.
Лидар же с помощью лазерных лучей, которые отражаются от объектов, помогает создать трехмерную картину окружающей среды с точным расстояниями до каждого из них. Его работа не зависит от освещенности или погодных условий, при этом лидар, однако, не сможет определить цвет светофора или прочитать надпись на дорожном знаке.
Стоимость лидара, в среднем, составляет от нескольких тысяч до десятков тысяч долларов. В «Яндексе» отметили, что собственный лидар обошелся вдвое дешевле рыночной стоимости, а массовый выпуск устройств и вовсе позволит сэкономить до 75% средств.
Ранее «Яндекс» задействовал лидары других производителей, например, Velodyne.«Лидары сторонних производителей анализируют и фильтруют данные на этапе сбора. Используя собственные лидары, мы получаем больше информации. Мы можем сами анализировать её, синхронизировать с данными с других сенсоров и лучше распознавать окружающие объекты», — отмечает руководитель направления беспилотных автомобилей «Яндекса» Дмитрий Полищук.
Первые беспилотники от «Яндекса» появились в 2017 году, сейчас тестовая команда насчитывает 50 машин. В этом году сообщалось, что они в совокупности проехали 1 млн километров по дорогам России, США и Израиля.
На днях калифорнийский разработчик беспилотных автомобилей Voyage представила собственную систему экстренного торможения под названием SafeStop. Ее преимущество перед существующими AEB-системами заключается в том, что SafeStop опирается на большее количество высокоточных сенсоров и более продвинутые алгоритмы. Система включает высокоточный лидар Velodyne Ultra Puck VLP-32C, который способен работать в любое время суток и в определенных погодных условиях. 32-лучевой лидар обеспечивает большую плотность точек, достаточную для точной классификации объектов впереди. Алгоритмы же должны точно выделять все объекты, отличные от дорожного полотна.