คำมั่นสัญญาเรื่องเซ็นเซอร์ LiDAR ราคาไม่แพงสำหรับรถยนต์ขับขี่อัตโนมัติยังคงไม่เป็นจริง โดยผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมชี้ไปที่ข้อจำกัดพื้นฐานทางฟิสิกส์และการเปลี่ยนแปลงลำดับความสำคัญของตลาดเป็นอุปสรรคหลัก แม้ว่าเทคโนโลยีการวัดระยะทางด้วยแสงหลากหลายรูปแบบจะเกิดขึ้น ตั้งแต่ระบบ direct time-of-flight ไปจนถึงระบบ frequency modulated continuous wave แต่เส้นทางสู่การใช้งานในวงกว้างกลับซับซ้อนกว่าที่คาดการณ์ไว้ในตอนแรก
การเปรียบเทียบเทคโนโลยี LiDAR
| ประเภทเทคโนโลยี | ระยะทำงาน | ความละเอียด | ความต้องการพลังงาน | ระดับราคา |
|---|---|---|---|---|
| Direct Time of Flight (dToF) | สูงสุด 5 เมตร | <100 จุดความลึก | พลังงานต่ำ | ต่ำ-ปานกลาง |
| Indirect Time of Flight (iToF) | ระยะใกล้ | ความละเอียดสูง | พลังงานปานกลาง | ปานกลาง |
| FMCW | ระยะไกล | ความละเอียดแปรผัน | พลังงานตัวปล่อยต่ำ | สูง |
| Scanning LIDAR | ระยะไกลที่สุด | ความแม่นยำสูง | พลังงานสูงสุดสูง | USD 10,000+ |
ระบบระดับไฮเอนด์ยังคงมีราคาแพง
ระบบ LiDAR ระยะไกลยังคงมีราคาสูง โดยหน่วยละประมาณ 10,000 ดอลลาร์สหรัฐ อย่างไรก็ตาม ผู้สังเกตการณ์ในอุตสาหกรรมบางคนโต้แย้งตัวเลขเหล่านี้ โดยแนะนำว่าโมเดลใหม่ๆ เช่น ผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตจีนบางราย อาจขายในราคาต่ำกว่า 1,000 ดอลลาร์สหรัฐ โดยรุ่นระดับล่างบางรุ่นอาจมีราคาอยู่ที่ 300-500 ดอลลาร์สหรัฐ ความแตกต่างของราคานี้สะท้อนถึงการต่อสู้ที่กำลังดำเนินอยู่ระหว่างแนวทางเทคโนโลยีที่แตกต่างกันและขนาดการผลิต
ราคาตลาดปัจจุบัน
- LIDAR ระยะไกลระดับไハイเอนด์: ประมาณ 10,000 ดอลลาร์สหรัฐ
- ผู้ผลิตจีน (มีข้อโต้แย้ง): น้อยกว่า 1,000 ดอลลาร์สหรัฐ
- รุ่นระดับเริ่มต้น: 300-500 ดอลลาร์สหรัฐ ( Hesai ATX , AT128 )
- หน่วยโซลิดสเตตขนาดกะทัดรัด: ระยะ 25 เมตร ในแพ็กเกจขนาดนาฬิกาข้อมือ
ฟิสิกส์สร้างข้อแลกเปลี่ยนพื้นฐาน
ความท้าทายหลักที่เทคโนโลยี LiDAR เผชิญอยู่คือหลักการฟิสิกส์พื้นฐาน ระบบสแกนสามารถโฟกัสพลังงานเลเซอร์ทั้งหมดเป็นลำแสงแคบๆ ในขณะที่ flash LiDAR แบบไม่สแกนต้องกระจายพลังงานเดียวกันนั้นไปทั่วทั้งมุมมอง สิ่งนี้สร้างสิ่งที่วิศวกรเรียกว่าปัญหากำลังสี่ - ความแรงของสัญญาณลดลงตามกำลังสี่ของระยะทางเนื่องจากการสูญเสียแบบ inverse-square ทั้งขาออกและขากลับ
ข้อได้เปรียบของการสแกนคือสามารถโฟกัสพลังงานพัลส์เลเซอร์ทั้งหมดเป็นลำแสงแคบๆ เดียว การไม่สแกนหมายถึงการครอบคลุมมุมมองทั้งหมดในครั้งเดียวด้วยพัลส์เลเซอร์เดียวกันนั้น
ระบบ flash LiDAR เผชิญกับความท้าทายทางวิศวกรรมเพิ่มเติม รวมถึงการจัดการความต้องการกระแสไฟฟ้าที่สูงมาก - บางครั้งถึง 160 แอมแปร์ - ควบคู่ไปกับอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ สิ่งนี้ทำให้การออกแบบแผงวงจรซับซ้อนและแพงขึ้น ในขณะที่กฎระเบียบด้านความปลอดภัยจำกัดกำลังเอาต์พุตเลเซอร์สูงสุด
ความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญ
- การสูญเสียสัญญาณเป็นไปตามกฎยกกำลังสี่ของระยะทาง
- Flash LIDAR ต้องการการจัดการกระแสไฟฟ้า 160A
- กฎระเบียบความปลอดภัยต่อดวงตาจำกัดกำลังของเลเซอร์
- ปัจจัยสิ่งแวดล้อม: ฝุ่น ฝน แสงแดด เศษซาก
- การรบกวนข้ามสัญญาณและการสะท้อนหลายเส้นทางในระบบ iToF
 |
|---|
| แผนภาพแสดงความสัมพันธ์ระหว่างเวลาและความถี่ในระบบ LiDAR เน้นความท้าทายทางเทคนิคที่กล่าวถึง |
พลวัตของตลาดเปลี่ยนไปจากยานพาหนะอัตโนมัติ
อุตสาหกรรมการขับขี่อัตโนมัติได้ประสบกับช่วงเวลาที่เย็นชาอย่างมีนัยสำคัญ โดยการลงทุนและความสนใจเปลี่ยนไปสู่การประยุกต์ใช้ปัญญาประดิษฐ์ การเปลี่ยนแปลงนี้ได้ลดการผลิตในปริมาณมากที่คาดว่าจะผลักดันให้ต้นทุน LiDAR ลดลง บริษัทหลายแห่งในขณะนี้มุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้ที่จำกัดมากขึ้น เช่น บริการแท็กซี่ มากกว่ายานพาหนะส่วนบุคคลในตลาดมวลชน
แนวโน้มในตลาดเอเชียแสดงให้เห็นความชอบในแนวทางแบบผสม คือ LiDAR ระยะไกลหนึ่งตัวที่หันหน้าไปข้างหน้า รวมกับหน่วยระยะสั้นสามตัวสำหรับครอบคลุมด้านข้างและด้านหลัง กลยุทธ์นี้สร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพกับการพิจารณาต้นทุน แต่ยังคงต้องการชิ้นส่วนที่แพง
โซลูชันโซลิดสเตตแสดงให้เห็นความหวังแม้จะมีข้อจำกัด
การพัฒนาล่าสุดในเทคโนโลยี LiDAR แบบโซลิดสเตตให้ความหวังบางประการสำหรับการประยุกต์ใช้แบบกะทัดรัด หน่วยใหม่สามารถบรรลุระยะ 25-30 เมตร ในแพ็คเกจขนาดนาฬิกาข้อมือ ซึ่งแสดงถึงความก้าวหน้าในการย่อขนาดอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ระบบเหล่านี้โดยทั่วไปทำงานได้ดีที่สุดสำหรับระยะสั้นและกรณีการใช้งานเฉพาะ เช่น การตรวจจับความลึกในสมาร์ทโฟน มากกว่าการประยุกต์ใช้ในยานยนต์แบบเต็มรูปแบบ
อุตสาหกรรมยังคงต่อสู้กับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมที่ส่งผลต่อระบบออปติคัลทั้งหมด รวมถึงฝุ่น ฝน แสงแดดโดยตรง และการสะสมของเศษซาก ความกังวลในทางปฏิบัติเหล่านี้มักต้องการระบบสำรอง เช่น เรดาร์คลื่นมิลลิเมตร ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนและต้นทุนของระบบโดยรวม
เมื่อเทคโนโลยีเติบโตขึ้น ช่องว่างระหว่างความสามารถในห้องปฏิบัติการและข้อกำหนดการใช้งานในโลกแห่งความจริงยังคงมีมาก ซึ่งบ่งชี้ว่าการใช้งาน LiDAR อย่างแพร่หลายในยานพาหนะผู้บริโภคอาจใช้เวลานานกว่าที่คาดการณ์ไว้เดิม
อ้างอิง: LIDAR, optical distance & time of flight sensors
 |
|---|
| ภาพระยะใกล้ของโมดูล VCSEL ที่ใช้ในระบบ LiDAR แสดงให้เห็นขนาดที่กะทัดรัดซึ่งเกี่ยวข้องกับความก้าวหน้าในเทคโนโลยี solid-state |