لیدار (Lidar)، مخفف عبارت Light Detection and Ranging، یک فناوری سنسوری پیشرفته است که با استفاده از پالس‌های نوری لیزر، فاصله خود تا اشیاء مختلف در محیط را اندازه‌گیری کرده و بر اساس این اندازه‌گیری‌ها، یک تصویر سه‌بعدی بسیار دقیق از محیط اطراف خودرو ایجاد می‌کند. لیدار به عنوان یکی از سنسورهای خودرو کلیدی، نقشی فزاینده در سیستم‌های کمک راننده پیشرفته (ADAS) و به‌خصوص در توسعه سیستم‌های رانندگی خودران (Autonomous Driving) ایفا می‌کند و مکمل مهمی برای رادار (Radar) و دوربین خودرو (Vehicle Camera) محسوب می‌شود.
نحوه کارکرد سیستم لیدار در خودرو
سیستم لیدار خودرویی با ارسال پالس‌های بسیار کوتاه و پرشمار نور لیزر به محیط اطراف و دریافت بازتاب آن‌ها از سطح اشیاء عمل می‌کند:
- ارسال پالس لیزر: فرستنده لیدار، پالس‌های نور لیزر را به سمت نقاط مختلف در محیط اطراف خودرو ارسال می‌کند. این پالس‌ها اغلب با سرعت بسیار بالا محیط را اسکن می‌کنند (چه توسط چرخش فیزیکی، چه توسط آینه‌های اسکن کننده، یا فناوری‌های حالت جامد).
- بازتاب از سطح اشیاء: هنگامی که پالس‌های لیزر به سطح اشیاء (مانند خودروهای دیگر، عابران پیاده، ساختمان‌ها، درختان) برخورد می‌کنند، بخشی از نور بازتاب شده و به سمت گیرنده لیدار بازمی‌گردد.
- اندازه‌گیری زمان پرواز (Time of Flight): لیدار زمان دقیق رفت و برگشت هر پالس لیزر را اندازه‌گیری می‌کند.
- محاسبه فاصله: با دانستن سرعت نور و زمان رفت و برگشت پالس، سیستم لیدار می‌تواند فاصله بسیار دقیق خودرو تا نقطه‌ای که پالس به آن برخورد کرده، محاسبه کند.
- ایجاد ابر نقطه سه‌بعدی: با جمع‌آوری هزاران یا میلیون‌ها نقطه از این اندازه‌گیری‌های فاصله و همچنین دانستن زاویه‌ای که هر پالس در آن ارسال شده است، لیدار یک “ابر نقطه” (Point Cloud) سه‌بعدی متراکم و دقیق از محیط اطراف خودرو ایجاد می‌کند که شکل، اندازه و موقعیت دقیق اشیاء و محیط را نشان می‌دهد.
اهمیت لیدار در سیستم‌های ADAS و خودران
لیدار به دلیل قابلیت‌های منحصربه‌فرد خود، به‌خصوص برای سطوح بالای رانندگی خودران، بسیار مهم است:
- نقشه‌برداری سه‌بعدی بسیار دقیق: ایجاد یک تصویر سه‌بعدی با وضوح بالا از محیط اطراف، که امکان تشخیص دقیق شکل و ابعاد اشیاء و همچنین ساختار جاده و محیط را فراهم می‌کند.
- عملکرد مناسب در نور کم: لیدار منبع نور خود (لیزر) را دارد، بنابراین می‌تواند در شرایط نور کم یا شب به خوبی عمل کند.
- تفکیک اشیاء: ابر نقطه متراکم به سیستم نرم‌افزاری خودرو اجازه می‌دهد تا اشیاء مختلف را بر اساس شکل آن‌ها از یکدیگر تفکیک کند (مثلاً تشخیص تفاوت عابر پیاده با درخت یا تابلو).
- مکمل رادار و دوربین: لیدار اغلب در کنار رادار و دوربین خودرو در یک سیستم Sensor Fusion مورد استفاده قرار می‌گیرد. رادار در اندازه‌گیری سرعت نسبی و عملکرد در شرایط جوی نامساعد قوی است، دوربین در شناسایی نوع اشیاء و خواندن علائم راهنمایی و رنگ‌ها قوی است، و لیدار اطلاعات هندسی سه‌بعدی بسیار دقیق را فراهم می‌کند. ترکیب این داده‌ها یک درک بسیار قوی و قابل اطمینان از محیط برای سیستم‌های رانندگی خودران ایجاد می‌کند.
وضعیت کنونی لیدار در صنعت خودرو
اگرچه لیدار جزء کلیدی در تحقیق و توسعه رانندگی خودران و وسایل نقلیه خودران سطح ۴ و ۵ (مانند رباتاکسی‌ها) است، اما به دلایلی مانند هزینه بالا، پیچیدگی (در انواع مکانیکی) و چالش‌های ادغام در طراحی خودرو، هنوز به گستردگی رادار و دوربین در سیستم‌های کمک راننده پیشرفته (ADAS) تولید انبوه (سطوح ۱ و ۲) دیده نمی‌شود. با این حال، با پیشرفت فناوری لیدار حالت جامد و کاهش هزینه، انتظار می‌رود استفاده از آن در خودروهای تولیدی (به‌خصوص آن‌هایی که قابلیت رانندگی خودران سطح ۳ را ارائه می‌دهند) افزایش یابد.
انواع فناوری لیدار: لیدارها انواع مختلفی دارند از جمله لیدارهای مکانیکی (که می‌چرخند)، لیدارهای حالت جامد (بدون قطعه متحرک بزرگ) و لیدارهای هیبریدی. روند فناوری به سمت انواع حالت جامد و هیبریدی برای کاربرد خودرویی است.
ارتباط با خودروهای برقی و هیبریدی
لیدار به عنوان یک سنسور پیشرفته، مرتبط با خودروهای برقی و هیبریدی است زیرا این خودروها اغلب پیشگام در ادغام فناوری‌های نوین مانند ADAS پیشرفته و رانندگی خودران هستند. لیدار یک جزء اصلی برای فعال کردن سطوح بالاتر رانندگی خودران است که ممکن است در آینده در خودروهای برقی عرضه شود. لیدار یک سیستم الکترونیکی است و با معماری الکترونیکی پیشرفته خودروهای برقی سازگار است، هرچند مصرف انرژی (در انواع قدیمی‌تر) می‌تواند ملاحظاتی برای برد پیمایش خودروی برقی ایجاد کند که در انواع جدیدتر در حال بهبود است.
لیدار در بازار خودروی ایران
سیستم لیدار در حال حاضر در خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران که به صورت انبوه در بازار عرضه می‌شوند، عمدتاً وجود ندارد. این فناوری همانطور که ذکر شد، هنوز در سطح جهانی بیشتر در خودروهای رده بالا، پلتفرم‌های تست خودران، یا مدل‌هایی که قابلیت رانندگی خودران سطح ۳ را ارائه می‌دهند (که واردات گسترده آن‌ها به ایران رایج نیست) به کار می‌رود.
لیدار در حال حاضر در بازار خودروی ایران بیشتر در حد مباحث فنی مربوط به فناوری‌های آینده خودروهای برقی و رانندگی خودران مطرح است. پتانسیل لیدار در فراهم کردن دید سه‌بعدی دقیق از محیط، به‌خصوص در محیط‌های رانندگی پیچیده با اشیاء متنوع، در صورت توسعه زیرساخت‌ها و فناوری‌های مرتبط و ورود خودروهای مجهز به این فناوری در آینده به ایران، قابل توجه خواهد بود. اما در حال حاضر، رادار و دوربین سنسورهای خودرو اصلی در سیستم‌های ADAS خودروهای برقی و هیبریدی موجود در ایران هستند.
نتیجه‌گیری
لیدار (Lidar) یک فناوری سنسوری پیشرفته است که با استفاده از پالس‌های لیزر، نقشه‌برداری سه‌بعدی بسیار دقیقی از محیط اطراف خودرو ارائه می‌دهد. لیدار به دلیل دقت بالا، عملکرد در نور کم و توانایی تفکیک اشیاء بر اساس شکل، یک سنسور حیاتی برای فعال کردن سطوح بالاتر رانندگی خودران است و در کنار رادار و دوربین خودرو در سیستم‌های Sensor Fusion به کار می‌رود. با وجود اینکه لیدار هنوز در سیستم‌های ADAS تولید انبوه رایج نیست، به عنوان فناوری نسل آینده شناخته می‌شود. سیستم لیدار در خودروهای برقی و هیبریدی وارداتی به ایران که در حال حاضر در بازار هستند، عمدتاً وجود ندارد و بیشتر یک مفهوم مربوط به آینده خودروهای خودران است که در صورت توسعه فناوری و ورود این خودروها به ایران در سال‌های آتی، مرتبط خواهد شد.
