توسعه لایدر در وسایل نقلیه خودران با نقشه سه بعدی

امروزه وسایل نقلیه خودمختار (AVs) و سیستم‌های پیشرفته کمک راننده (ADAS) به سرعت در حال رشد هستند که هدفشان افزایش ایمنی خودرو و جاده است. هر دوی این فناوری‌ها خطای انسانی را با امکان دادن به خودرو‌ها برای «درک» محیط اطراف خود و عمل کردن بر اساس آن، به حداقل می‌رسانند. این امر با استفاده از فناوری تشخیص نور و محدوده (lidar) که یکی از مهم‌ترین و همه کاره‌ترین قطعات در AV‌ها است، به دست می‌آید. لایدر‌ها یک نقشه سه بعدی از تمام اشیاء اطراف وسیله نقلیه بدون توجه به شرایط نور خارجی ارائه می‌دهند. این نقشه که صد‌ها بار در ثانیه به روز می‌شود، می‌تواند برای تخمین موقعیت وسیله نقلیه نسبت به محیط اطراف آن در زمان واقعی استفاده شود.

با وجود نقش حیاتی آن‌ها در AV و ADAS، لایدر‌ها در حال حاضر فاقد معیار استاندارد برای توصیف عملکرد خود هستند. به عبارت دیگر، هیچ پروتکل پذیرفته شده‌ای برای مقایسه یک لایدر با دیگری وجود ندارد. اگرچه می‌توان لایدر‌ها را صرفاً بر اساس مشخصات سازنده آن‌ها مقایسه کرد، اما چنین مقایسه‌هایی چندان مفید نیستند. این به این دلیل است که معیار‌های عملکرد مورد استفاده توسط تولیدکنندگان متفاوت و معمولاً محرمانه هستند. علاوه بر این، بر خلاف لایدر‌هایی که برای کاربرد‌های علمی، نقشه برداری یا دفاعی استفاده می‌شوند، لایدر‌های کلاس خودرو برای قابلیت ساخت، هزینه و اندازه بهینه شده اند. این احتمالاً منجر به تغییرات قابل توجهی در عملکرد می‌شود که تعیین کمیت آن بدون آزمون‌های استاندارد غیرممکن است. برای مقابله با این مشکل، دکتر پل مک‌مانامون از فناوری هیجان‌انگیز، یک گروه ملی را به همراه SPIE تشکیل داد تا با تلاشی سه ساله برای توسعه آزمایش‌ها و استاندارد‌های عملکرد برای لایدر‌های مورد استفاده در AV و ADAS، به این مشکل رسیدگی کنند.

هدف از این آزمایش‌ها ارزیابی برد و دقت لایدر کلاس خودرو با استفاده از لایدر درجه بررسی به عنوان مرجع بود. یکی از جنبه‌های کلیدی این اهداف که آزمایش‌ها را از مطالعات قبلی متمایز می‌کرد، این بود که آن‌ها سطوح مات تقریباً کاملی با بازتاب ۱۰ درصد کالیبره‌شده در طیف وسیعی بودند. محققان همچنین توانایی لایدر‌ها در تشخیص هدف را در میان علائم جاده‌ای بسیار بازتابنده اندازه گیری کردند. نتایج آزمایش‌ها به طور کلی با مقادیر اعلام شده در برگه‌های داده سازنده مطابقت داشت. با این حال، علیرغم ثبت دقت متوسط ۲.۹ سانتی متر در تمام دستگاه‌های آزمایش شده، توزیع مقادیر اندازه گیری شده دقیق نبود. به بیان ساده، احتمال غیر قابل اغماض برای این دستگاه‌ها برای گزارش مقادیر بسیار نادرست (خطای بیشتر از ۱۰ سانتی متر) وجود داشت. در واقع، در برخی موارد، محدوده اندازه گیری شده تا ۲۰ سانتی متر از مقدار واقعی منحرف می‌شود.

یکی دیگر از نتایج مهم این بود که علائم بازتابی راه، عملکرد تشخیص هدف لایدار‌ها را مختل کرد. عملکرد برد تبلیغ شده لایدار‌ها به شرایط بسیار خاص مربوط می‌شود و عملکرد به طور قابل توجهی در حضور یک شی مجاور بسیار بازتابنده کاهش می‌یابد.

به طور کلی، دور اول آزمایش‌ها بینش‌های مهمی را در مورد تفاوت‌های عملکرد بین لایدار‌های مختلف ارائه کرد، که نشان می‌دهد معیار‌های گزارش‌شده توسط سازندگان مربوطه قابل اعتماد نیستند. با این حال، باید دانست این تنها آغاز است. آزمایش‌های سال اول ساده‌ترین آن‌ها بودند. در سال دوم، این آزمایش‌ها را برای لایدار‌های مشخص شده تکرار می‌شود و در عین حال سردرگمی ناشی از نزدیک شدن سایر لایدار‌های خودرو از جهت مخالف را ایجاد می‌کنند. در نهایت، در سال سوم، اثرات آب و هوا را به عنوان نقطه اوج پیچیدگی در نظر خواهند گرفت. تلاش‌های این تیم به تصمیم‌گیران، مهندسان و تولیدکنندگان کمک می‌کند تا به اهمیت استانداردسازی لایدار پی ببرند و در نهایت جاده‌های ما را ایمن‌تر کنند.