ऑटोमोटिव LiDAR पृष्ठभूमि
2015 से 2020 तक, देश ने कई संबंधित नीतियां जारी कीं, जिनमें 'बुद्धिमान कनेक्टेड वाहन' और 'स्वायत्त वाहन'। 2020 की शुरुआत में, राष्ट्र ने दो योजनाएं जारी कीं: बुद्धिमान वाहन नवाचार और विकास रणनीति और ऑटोमोबाइल ड्राइविंग स्वचालन वर्गीकरण, ताकि स्वायत्त ड्राइविंग की रणनीतिक स्थिति और भविष्य के विकास की दिशा को स्पष्ट किया जा सके।
विश्वव्यापी परामर्श फर्म योल डेवलपमेंट ने 'ऑटोमोटिव और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए लिडार' से संबंधित एक उद्योग अनुसंधान रिपोर्ट प्रकाशित की, जिसमें उल्लेख किया गया है कि ऑटोमोटिव क्षेत्र में लिडार बाजार 2026 तक 5.7 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंच सकता है, यह उम्मीद की जाती है कि अगले पांच वर्षों में चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर 21% से अधिक हो सकती है।
ऑटोमोटिव LiDAR क्या है?
LiDAR, जिसका संक्षिप्त नाम लाइट डिटेक्शन एंड रेंजिंग है, एक क्रांतिकारी तकनीक है जिसने ऑटोमोटिव उद्योग, खासकर स्वचालित वाहनों के क्षेत्र में, काफ़ी बदलाव ला दिया है। यह लक्ष्य की ओर प्रकाश की तरंगें—आमतौर पर एक लेज़र से—उत्सर्जित करके और प्रकाश को सेंसर तक वापस लौटने में लगने वाले समय को मापकर काम करता है। इस डेटा का उपयोग वाहन के आसपास के वातावरण के विस्तृत त्रि-आयामी मानचित्र बनाने के लिए किया जाता है।
LiDAR सिस्टम अपनी सटीकता और उच्च सटीकता के साथ वस्तुओं का पता लगाने की क्षमता के लिए प्रसिद्ध हैं, जो उन्हें स्वचालित ड्राइविंग के लिए एक अनिवार्य उपकरण बनाता है। दृश्य प्रकाश पर निर्भर रहने वाले कैमरों के विपरीत, जो कम रोशनी या सीधी धूप जैसी कुछ स्थितियों में संघर्ष कर सकते हैं, LiDAR सेंसर विभिन्न प्रकार की रोशनी और मौसम की स्थिति में विश्वसनीय डेटा प्रदान करते हैं। इसके अलावा, LiDAR की दूरियों को सटीक रूप से मापने की क्षमता वस्तुओं, उनके आकार और यहाँ तक कि उनकी गति का भी पता लगाने में सक्षम बनाती है, जो जटिल ड्राइविंग परिदृश्यों में नेविगेट करने के लिए महत्वपूर्ण है।
LiDAR कार्य सिद्धांत प्रवाह चार्ट
स्वचालन में LiDAR अनुप्रयोग:
ऑटोमोटिव उद्योग में LiDAR (लाइट डिटेक्शन एंड रेंजिंग) तकनीक मुख्य रूप से ड्राइविंग सुरक्षा बढ़ाने और स्वचालित ड्राइविंग तकनीकों को आगे बढ़ाने पर केंद्रित है। इसकी मुख्य तकनीक,उड़ान का समय (ToF), लेज़र पल्स उत्सर्जित करके और इन पल्सों को बाधाओं से वापस परावर्तित होने में लगने वाले समय की गणना करके काम करता है। यह विधि अत्यधिक सटीक "पॉइंट क्लाउड" डेटा उत्पन्न करती है, जो सेंटीमीटर-स्तर की सटीकता के साथ वाहन के आसपास के वातावरण के विस्तृत त्रि-आयामी मानचित्र बना सकती है, जिससे ऑटोमोबाइल के लिए असाधारण रूप से सटीक स्थानिक पहचान क्षमता प्राप्त होती है।
ऑटोमोटिव क्षेत्र में LiDAR प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग मुख्यतः निम्नलिखित क्षेत्रों में केंद्रित है:
स्वायत्त ड्राइविंग प्रणालियाँ:LiDAR, स्वचालित ड्राइविंग के उन्नत स्तर को प्राप्त करने के लिए प्रमुख तकनीकों में से एक है। यह वाहन के आसपास के वातावरण, जिसमें अन्य वाहन, पैदल यात्री, सड़क के संकेत और सड़क की स्थिति शामिल है, को सटीक रूप से समझता है, जिससे स्वचालित ड्राइविंग प्रणालियों को त्वरित और सटीक निर्णय लेने में सहायता मिलती है।
उन्नत चालक सहायता प्रणाली (ADAS):चालक सहायता के क्षेत्र में, LiDAR का उपयोग वाहन सुरक्षा सुविधाओं को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है, जिसमें अनुकूली क्रूज नियंत्रण, आपातकालीन ब्रेकिंग, पैदल यात्री पहचान और बाधा निवारण कार्य शामिल हैं।
वाहन नेविगेशन और पोजिशनिंग:LiDAR द्वारा उत्पन्न उच्च परिशुद्धता वाले 3D मानचित्र वाहन की स्थिति की सटीकता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकते हैं, विशेष रूप से शहरी वातावरण में जहां GPS सिग्नल सीमित हैं।
यातायात निगरानी और प्रबंधन:LiDAR का उपयोग यातायात प्रवाह की निगरानी और विश्लेषण करने, सिग्नल नियंत्रण को अनुकूलित करने और भीड़भाड़ को कम करने में शहरी यातायात प्रणालियों की सहायता के लिए किया जा सकता है।
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ऑटोमोटिव LiDAR की ओर रुझान
1. LiDAR लघुकरण
ऑटोमोटिव उद्योग का पारंपरिक दृष्टिकोण यह है कि ड्राइविंग का आनंद और कुशल वायुगतिकी बनाए रखने के लिए स्वचालित वाहनों का रूप-रंग पारंपरिक कारों से अलग नहीं होना चाहिए। इसी दृष्टिकोण ने LiDAR प्रणालियों के लघुकरण की ओर रुझान को बढ़ावा दिया है। भविष्य का आदर्श यह है कि LiDAR इतना छोटा हो कि उसे वाहन के मुख्य भाग में आसानी से एकीकृत किया जा सके। इसका अर्थ है यांत्रिक घूर्णनशील पुर्जों को न्यूनतम करना या पूरी तरह से हटाना, यह बदलाव उद्योग के वर्तमान लेज़र संरचनाओं से हटकर ठोस-अवस्था LiDAR समाधानों की ओर बढ़ते कदम के अनुरूप है। गतिशील पुर्जों से रहित ठोस-अवस्था LiDAR एक सुगठित, विश्वसनीय और टिकाऊ समाधान प्रदान करता है जो आधुनिक वाहनों की सौंदर्यपरक और कार्यात्मक आवश्यकताओं के अनुरूप है।
2. एम्बेडेड LiDAR समाधान
हाल के वर्षों में स्वायत्त ड्राइविंग तकनीकों के उन्नत होने के साथ, कुछ LiDAR निर्माताओं ने ऑटोमोटिव पार्ट्स आपूर्तिकर्ताओं के साथ मिलकर ऐसे समाधान विकसित करने शुरू कर दिए हैं जो LiDAR को वाहन के पुर्जों, जैसे हेडलाइट्स, में एकीकृत करते हैं। यह एकीकरण न केवल LiDAR प्रणालियों को छुपाता है, बल्कि वाहन के सौंदर्य आकर्षण को बनाए रखता है, बल्कि LiDAR के दृश्य क्षेत्र और कार्यक्षमता को अनुकूलित करने के लिए रणनीतिक स्थान का भी लाभ उठाता है। यात्री वाहनों के लिए, कुछ उन्नत चालक सहायता प्रणालियों (ADAS) के कार्यों के लिए LiDAR को 360° दृश्य प्रदान करने के बजाय विशिष्ट कोणों पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, उच्च स्तर की स्वायत्तता, जैसे कि स्तर 4, के लिए सुरक्षा कारणों से 360° क्षैतिज दृश्य क्षेत्र आवश्यक है। इससे बहु-बिंदु विन्यास प्राप्त होने की उम्मीद है जो वाहन के चारों ओर पूर्ण कवरेज सुनिश्चित करता है।
3.लागत में कमी
जैसे-जैसे LiDAR तकनीक परिपक्व होती जा रही है और उत्पादन का पैमाना बढ़ रहा है, लागत कम होती जा रही है, जिससे इन प्रणालियों को मध्यम श्रेणी के मॉडलों सहित वाहनों की एक विस्तृत श्रृंखला में शामिल करना संभव हो रहा है। LiDAR तकनीक के इस लोकतंत्रीकरण से ऑटोमोटिव बाजार में उन्नत सुरक्षा और स्वचालित ड्राइविंग सुविधाओं को अपनाने में तेज़ी आने की उम्मीद है।
आज बाजार में उपलब्ध LIDARs ज्यादातर 905nm और 1550nm/1535nm LIDARs हैं, लेकिन लागत के मामले में 905nm बेहतर है।
· 905nm LiDAR: आमतौर पर, 905nm LiDAR प्रणालियाँ घटकों की व्यापक उपलब्धता और इस तरंगदैर्ध्य से जुड़ी परिपक्व निर्माण प्रक्रियाओं के कारण कम खर्चीली होती हैं। यह लागत लाभ 905nm LiDAR को उन अनुप्रयोगों के लिए आकर्षक बनाता है जहाँ रेंज और आँखों की सुरक्षा कम महत्वपूर्ण होती है।
· 1550/1535nm LiDAR1550/1535nm प्रणालियों के घटक, जैसे लेज़र और डिटेक्टर, आमतौर पर अधिक महंगे होते हैं, आंशिक रूप से इसलिए क्योंकि तकनीक का व्यापक उपयोग कम है और घटक अधिक जटिल हैं। हालाँकि, सुरक्षा और प्रदर्शन के संदर्भ में लाभ कुछ अनुप्रयोगों के लिए, विशेष रूप से स्वचालित ड्राइविंग में, जहाँ लंबी दूरी की पहचान और सुरक्षा सर्वोपरि हैं, उच्च लागत को उचित ठहरा सकते हैं।
[जोड़ना:905nm और 1550nm/1535nm LiDAR के बीच तुलना के बारे में और पढ़ें]
4. बढ़ी हुई सुरक्षा और उन्नत ADAS
LiDAR तकनीक उन्नत चालक-सहायता प्रणालियों (ADAS) के प्रदर्शन को उल्लेखनीय रूप से बेहतर बनाती है, जिससे वाहनों को सटीक पर्यावरणीय मानचित्रण क्षमताएँ मिलती हैं। यह सटीकता टक्कर से बचाव, पैदल यात्री पहचान और अनुकूली क्रूज़ नियंत्रण जैसी सुरक्षा सुविधाओं में सुधार करती है, जिससे उद्योग पूरी तरह से स्वचालित ड्राइविंग के लक्ष्य के और करीब पहुँच जाता है।
पूछे जाने वाले प्रश्न
वाहनों में, LIDAR सेंसर प्रकाश तरंगें उत्सर्जित करते हैं जो वस्तुओं से टकराकर सेंसर पर वापस लौटती हैं। इन तरंगों को वापस लौटने में लगने वाले समय का उपयोग वस्तुओं की दूरी की गणना करने के लिए किया जाता है। यह जानकारी वाहन के आसपास के क्षेत्र का एक विस्तृत त्रि-आयामी मानचित्र बनाने में मदद करती है।
एक सामान्य ऑटोमोटिव LIDAR प्रणाली में प्रकाश स्पंदों को उत्सर्जित करने के लिए एक लेज़र, स्पंदों को निर्देशित करने के लिए एक स्कैनर और प्रकाशिकी, परावर्तित प्रकाश को पकड़ने के लिए एक फोटोडिटेक्टर, तथा डेटा का विश्लेषण करने और पर्यावरण का 3D प्रतिनिधित्व बनाने के लिए एक प्रसंस्करण इकाई शामिल होती है।
हाँ, LIDAR गतिशील वस्तुओं का पता लगा सकता है। समय के साथ वस्तुओं की स्थिति में परिवर्तन को मापकर, LIDAR उनकी गति और प्रक्षेप पथ की गणना कर सकता है।
LIDAR को वाहन सुरक्षा प्रणालियों में एकीकृत किया गया है, ताकि सटीक और विश्वसनीय दूरी माप और वस्तु पहचान प्रदान करके अनुकूली क्रूज नियंत्रण, टक्कर से बचाव और पैदल यात्री पहचान जैसी सुविधाओं को बढ़ाया जा सके।
ऑटोमोटिव लिडार प्रौद्योगिकी में चल रहे विकास में लिडार प्रणालियों के आकार और लागत को कम करना, उनकी सीमा और रिज़ॉल्यूशन को बढ़ाना, तथा वाहनों के डिजाइन और कार्यक्षमता में उन्हें अधिक सहजता से एकीकृत करना शामिल है।
[जोड़ना:LIDAR लेजर के प्रमुख पैरामीटर]
1.5μm स्पंदित फाइबर लेज़र एक प्रकार का लेज़र स्रोत है जिसका उपयोग ऑटोमोटिव LIDAR प्रणालियों में किया जाता है और यह 1.5 माइक्रोमीटर (μm) तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश उत्सर्जित करता है। यह अवरक्त प्रकाश के छोटे स्पंद उत्पन्न करता है जिनका उपयोग वस्तुओं से टकराकर LIDAR सेंसर पर वापस लौटकर दूरियाँ मापने के लिए किया जाता है।
1.5μm तरंगदैर्ध्य का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि यह आँखों की सुरक्षा और वायुमंडलीय प्रवेश के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है। इस तरंगदैर्ध्य रेंज के लेज़रों से मानव आँखों को कम नुकसान पहुँचने की संभावना होती है, जबकि कम तरंगदैर्ध्य वाले लेज़रों से कम नुकसान होता है और ये विभिन्न मौसम स्थितियों में अच्छा प्रदर्शन कर सकते हैं।
हालाँकि 1.5μm लेज़र कोहरे और बारिश में दृश्य प्रकाश से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, लेकिन वायुमंडलीय बाधाओं को भेदने की उनकी क्षमता अभी भी सीमित है। प्रतिकूल मौसम की स्थिति में प्रदर्शन आमतौर पर कम तरंगदैर्ध्य वाले लेज़रों से बेहतर होता है, लेकिन लंबी तरंगदैर्ध्य वाले विकल्पों जितना प्रभावी नहीं होता।
हालाँकि 1.5μm पल्स्ड फाइबर लेज़र अपनी परिष्कृत तकनीक के कारण शुरुआत में LIDAR प्रणालियों की लागत बढ़ा सकते हैं, लेकिन विनिर्माण और पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं में प्रगति से समय के साथ लागत में कमी आने की उम्मीद है। प्रदर्शन और सुरक्षा के संदर्भ में उनके लाभों को निवेश के औचित्य के रूप में देखा जाता है। 1.5μm पल्स्ड फाइबर लेज़र द्वारा प्रदान किया जाने वाला उत्कृष्ट प्रदर्शन और उन्नत सुरक्षा सुविधाएँ उन्हें ऑटोमोटिव LIDAR प्रणालियों के लिए एक सार्थक निवेश बनाती हैं।.