LIDAR: otonom araçlar için anahtar sensör
Bu makale, AI Araştırma Enstitüsü tarafından derlenen, orijinal başlığı olan teknik bir blogdur:
LIDAR'a Giriş: Otonom Araç Sensörü
Yazar | Oliver Cameron
Tercüme | Yuhang, Renming, Huihui öğreniyor, okyanus
Düzeltme | Soslu Armut Terbiye | Ananas Kız
Orijinal bağlantı:
https://news.voyage.auto/an-introduction-to-lidar-the-key-self-driving-car-sensor-a7e405590cff
Voyage'da ilk sürücüsüz taksi olan Homer ile ilgili yeni haberleri paylaştık. Homer, dünyayı anlamak ve gezinmek için ana cihazı LIDAR (ışık algılama ve aralık için kısaltma) olan bir dizi sensörle donatılmıştır. Bu blog yazısında, LIDAR hakkında, kendi kendine giden araba alanındaki kökeni ve birçok sensörden nasıl öne çıktığı da dahil olmak üzere daha fazla bilgi edineceksiniz. Lütfen bu makalenin tadını çıkarın!
"süper güç"
LIDAR, otonom araçların (veya herhangi bir robotun) dünyayı gözlemlemesine izin veren birkaç özel "süper güce" sahiptir:
-
Kör noktalar olmadan 360 ° çok yönlü görüş - insan gözünün her zaman tüm yönleri gözlemleyebildiğini hayal edin
-
Son derece doğru derinlik bilgisi - nesneye olan kesin mesafeyi her zaman bilebileceğinizi hayal edin (doğruluk ± 2 cm)
Daha önce sürücüsüz arabalar gördüyseniz, LIDAR'a maruz kalmış olabilirsiniz. Aşağıdaki resimdeki Uber ve Baidu'nun sürücüsüz arabaları gibi, arabanın üstüne monte edilmiş ağır, dönen bir kutudur.
Piyasadaki en popüler LIDAR sensörü, aşağıdaki resimde Homer'in tepesinde bulunan yüksek güçlü Velodyne HDL-64E'dir.
LIDAR nasıl çalışır?
Sensör, 360 derece ölü olmayan açı ve yüksek hassasiyetli derinlik bilgisi yakalamayı nasıl başarır?
Basitçe söylemek gerekirse: LIDAR sensörü sürekli olarak bir lazer algılama ışını yayar ve ardından ışının sensöre dönme zamanına bağlı olarak mesafeyi ölçer.
LIDAR sensörleri saniyede milyonlarca ışın göndererek 3B dünyayı gerçekten görselleştirebilir. Çevreleyen nesnelerle doğru ölçümler yapabilir (kullanılan sensöre bağlı olarak maksimum yaklaşık 60 metre)
Homer'ın sürüş alanı
Kısa bir LIDAR tarihi
Modern LIDAR'ın arkasındaki teknik desteği daha iyi anlamak için, aynı hedeflere sahip benzer teknolojilere bakmak önemlidir.
Sonar
Orijinal derinliği algılayan ata bir yarasaydı (50 milyon yaşında). Yarasalar (veya yunuslar, vb.) LIDAR gibi yankılamayı kullanabilir ve diğerine sonar (sesli navigasyon ve menzil) adı verilir. LIDAR lazer menzilinden farklı olarak Sonar, aralık için ses dalgalarını kullanır.
50 milyon yıllık biyolojik evrimin ardından, denizaltı savaşının ortaya çıkmasıyla Birinci Dünya Savaşı, yapay sonar sensörlerinin büyük ölçekli konuşlandırılmasını hızlandırdı. Sonar suda çok iyi çalışır çünkü ses dalgaları suda ışıktan ve radyo dalgalarından daha hızlı hareket eder (saniyedeki mesafeye göre). Sonar sensörleri, modern otomobillerde, özellikle park sensörleri şeklinde sıklıkla kullanılır. Kısa menzilli sensör (~ 5m), arka duvar ile araba arasındaki mesafeyi söylemenin ucuz bir yolunu sağlar. Sonarın otonom araçların gerektirdiği aralıkta çalıştığı kanıtlanmamıştır (60 m +)
Bu durumda yarasalar ekolokasyon sinyallerinin göndericisi ve alıcısıdır.
radar
Sonar'a çok benzeyen Radar (radyo navigasyonu ve menzil), II.Dünya Savaşı sırasında geliştirilen başka bir teknolojidir. Lazerlerin veya ses dalgalarının kullanımının aksine, mesafeleri ölçmek için radyo dalgalarını kullanır. Homer'da Delphi sensörlerinin kullanılması çok sayıda radardan yararlanır, bu, 200 metreye kadar olan nesneleri doğru bir şekilde tespit edip izleyebilen denenmiş ve test edilmiş bir yöntemdir.
Dezavantajlar açısından radarın dezavantajları çok azdır. Aşırı hava koşullarında iyi performans gösterir ve çok ekonomiktir. Radar yalnızca nesne tespitinde yaygın olarak kullanılmaz, aynı zamanda izleme konusunda da birçok uygulamaya sahiptir (yani: aracın hızını ve yönünü anlama). Radar, LIDAR'ın ayrıntı düzeyini sağlamayabilir, ancak radar ücretsizdir ve LIDAR değildir.
Homer'da kurulu radar
Lidar teknolojisi
Lidar teknolojisi, lazerlerin ortaya çıkmasından kısa bir süre sonra 1960'larda doğdu. 1971'deki Apollo 15 görevi sırasında, astronotlar onu ayın yüzeyini araştırmak ve haritalamak için kullandılar ve insanların lidar'ın neler yapabileceğini ilk kez görmelerine izin verdi.
Clementine
Lidar otomobillerde ve otonom sürüşte kullanılmadan önce, lidar genellikle arkeolojide kullanılıyordu. Lidar, kara haritasının çizilmesinde çok yardımcı oluyor ve arkeoloji ve tarımda son derece önemli bir yere sahip.
Havada yakalanan bir lidar haritası
"Lidar teknolojisi Angamuco'ya ilk uygulandığında, gözlemlenen alan büyüklüğüne, binalarına ve yapısına göre bir şehir olduğu sonucuna bile varamadık. Ekip üyesi Profesör Steve Rice (BBC) BBC. Daha da şaşırtıcı olan, şehir tamamen farklı olsa da, bazı takımların hala onu pok-ta-pok adlı bir Orta Amerika oyun sahası bulmak için kullanmasıdır. Oyun sırasında Fisher, kaleye hala on metre uzaktaydı. Rice, "Bu gerçekten şaşırtıcı" dedi ve uzaklara gidip, arkeolojinin daha bilinmeyen yerleri keşfetmesine yardımcı oluyor.
Lidar teknolojisinin 50 uygulaması Aynı zamanda, lidar teknolojisi birçok farklı alanda giderek daha popüler hale geliyor.
21'inci yüzyılın başına kadar lidar teknolojisinin ilk kez otomobillerde kullanılmaya başlaması değildi ve 2005'te Stanley (ve daha sonra Junior) bunu popüler hale getirmek için Grand DARPA Challenge'da uyguladı.
Bu oyunda, soldaki Stanley SICK lidar sensörleri kullanırken, sağdaki Junior Velodyne sensörleri kullanıyor.
Stanley, 2005 Grand DARPA Challenge'ın şampiyonuydu.Askeri düzeyde GPS, jiroskop, ivmeölçer ve 80 metreden fazla görüşe sahip bir kamera ile donatılmış olmasının yanı sıra çatıya 5 SICK lidar sensörü de yerleştirdi. Bunların tümü, bagaja yerleştirilmiş altı adet 1.6GHz Pentium lunix sistem bilgisayarı tarafından çalıştırılıyor.
Bu, SICK lidar teknolojisini kullanır (2005'teki zorlu araçların büyük bir bölümünü güçlendirir) Her bir lazer taraması temelde tek bir düzlem tarafından kesildiğinden, her bir katılımcı düzenli bir şekilde sipariş edilmelidir. Katılımcı ekiplerin çoğu, bir alanda sorunsuz bir şekilde "süpürme" yapabilmeleri için bunları eğimli platformlara kurar. Basitçe söylemek gerekirse: Bugün bildiğimiz modern 3D lidar teknolojisi (çok yönlü kirişler) ile karşılaştırıldığında, SICK bir 2D lidar'dır (bazı kirişler tek yönde).
Velodyne, lidar'da uzun süredir pazar lideridir, ancak mevcut durumdan memnun değiller. Velodyne, 1983 yılında bir ses şirketinin hayatında çalışmaya başladı. Subwoofer, belirli sensörlerle donatılmıştır ve DSP ve özel DSP kontrol algoritmalarını kullanır. Düşük frekanslı ses ve subwoofer ses teknolojisi elde etmek için. Stanley'nin çıkış yaptığı dönemde Velodyne, bugün bildiğimiz lidar şirketi de oldu. Velodyne'nin kurucuları David ve Bruce Hall, 2004 DARPA yarışmasına ilk kez katılarak DAD (Digital Audio Driver) ekibini kurdu. 2005'in ikinci oyununda David Hall, 3B lazere dayalı gerçek zamanlı bir sistem icat etti ve Velodyne'nin mevcut lidar ürünlerinin temelini oluşturan bir patent başvurusunda bulundu. 2007'deki üçüncü DARPA yarışmasında, ekibin algılama sistemlerinin çoğu bu teknolojiyi kullandı. David Hall'un icadı, Smithsonian Enstitüsü'nde otonom sürüşün gerçekleştirilmesinde artık temel bir atılım olarak kabul ediliyor.
2005 yılında DAD ekibi
2005 yılında, DAD ekibinin ilk Velodyne lidar tarayıcısı yaklaşık 30 inç çapındaydı ve yaklaşık 100 pound ağırlığındaydı. Bu yüzden ekipleri, lidar tarayıcıyı yarışmaya katılmak için kullanmaya devam etmek yerine ticarileştirmeyi seçti.
Velodyne, performansını artırırken sensörün boyutunu ve ağırlığını azaltarak teknolojisini geliştirmeye devam ediyor. Velodynein HDL-64E lidar sensörü, 2007'de tüm üst düzey DARPA kentsel zorluk ekipleri için topografik harita yapımı ve engel tespitinin ana yoludur. Bu mücadeleyi tamamlayan altı ekipten beşi bu sensörü kullanıyor. İkinci takım. Bazı ekipler, simüle edilmiş kentsel ortamlar aracılığıyla otonom araçları sürmek için kullanılan ortam hakkında bilgi almak için yalnızca lidar'a güveniyor. - Wikipedia
Otonom araçlarda LIDAR'ın (Lidar teknolojisi) rolü
LİDAR'ın otonom araçları kullanması neden mümkün? Kısaca: bir harita çizin. LIDAR devasa 3 boyutlu haritalar oluşturabilir (bu en eski uygulamasıdır!) Bunu araba veya robot navigasyonu için kullanabilirsiniz. Çevreyi haritalamak ve etrafta gezinmek için LIDAR'ı kullanarak, bir şeridin ana hatlarını, dur işaretlerini ve hatta 500 metre ilerideki trafik ışıklarını bile öğrenebilirsiniz. Bu öngörülebilirlik, otonom araçlar gibi teknolojileri gerçekleştirmek için tam olarak ihtiyaç duyulan şeydir ve son beş yılda kaydedilen ilerlemenin önemli bir nedenidir.
Nesne tanıma
LIDAR daha yaygın olarak kullanıldıkça ve nesneleri ayırt etme konusunda daha yüksek bir yeteneğe sahip olduklarından, nesne tanıma ve izlemede yeni bir örnek ortaya çıktı. LIDAR tarafından çizilen harita, sadece dünyanın neresinde olduğunuzu tam olarak bilmenizi sağlamakla kalmaz ve gezinmenize yardımcı olur. Waymo'nun futbol kaskları gibi arabalar ve yayalar gibi engelleri de belirleyip izleyebilir.
Modern LIDAR, bir bisikletçiyi ve yürüyen bir kişiyi tanımlamanıza ve hatta yön değiştirip seyahat ettikleri hızı ölçmenize olanak tanır.
Bir google araba
Çarpıcı navigasyon, inanılmaz öngörülebilirlik ve yüksek düzeyde çözülmüş nesne izleme kombinasyonu, LIDAR'ın modern kendi kendine giden arabalara hakim olmanın anahtarı olduğu anlamına geliyor ve bu hakimiyetin değişeceğini görmek zor. sürece ...
Görüntü sensörlü otonom araçlar
Lidar sensörleri kullanmayan, ancak otonom araçların sorununu çözmek için yalnızca görsel sensörleri (belki de radar) kullanan birçok yeni şirket var. Tesla en etkili şirketlerden biri ... CEO'su Elon Musk şu fikri ortaya attı: İnsanlar dünyayı yalnızca gözleri, kulakları ve beyniyle algılayıp gezebiliyorsa, neden sürücüsüz arabalarda kullanılamıyor? Ne? Eminim ki bu yöntemin harika sonuçlar elde edeceğinden eminim, özellikle de Comma ve AutoX dahil olmak üzere bu hedefe ulaşmak için çok çalışan çok sayıda mükemmel ekip var.
Tesla, üretimi ölçeklendirmeye karar verdiklerini söyledi. Gelecekte, Tesla yakında yılda 500.000 otomobil üretmeyi umuyor ve artık lidar fiyatlarının düşmesini beklemelerine gerek kalmadı.
Elon Musk, Google'ın sürücüsüz arabalarında kullandığı lidarın arabalarda hiçbir anlamı olmadığını söyledi ...
Birkaç gün önce Tesla CEO'su Elon Musk, otonom sürüş işlevini tanıtmak için bir basın toplantısı düzenledi ...
9to5google.com'dan
LIDAR'ın geleceği
Endüstrinin ilerlemesi, maliyetin azaltılmasına ve çözünürlük ve aralığın iyileştirilmesine odaklanmıştır.
Kesim maliyetleri
Katı hal LIDAR'ın, mevcut LIDAR birim fiyatı olan 80.000 ABD Doları'na kıyasla çok cazip olan 1.000 ABD Doları'nın altında LIDAR birimleri sağlaması bekleniyor. LeddarTech, bu erken pazardaki lider şirketlerden biridir.
Velodyne'nin katı hal LIDAR ile ilgili görüşleri şu şekildedir:
Daha küçük boyuta ve mümkün olan en düşük maliyete sahip gömülebilir sensörler için katı hal ve sabit sensörler dikkate alınır. Bu aynı zamanda görüş alanının daha küçük olduğu anlamına gelir. Velodyne, sabit ve dönen sensörleri destekler. Gömülebilmesi için sabit bir sensörün minyatürleştirilmesi gerekir. Maliyet açısından, her ikisi de lensleri, lazerleri ve algılama cihazlarını içerir. En düşük maliyetli sistem, lens, lazer ve algılama cihazını ayrı ayrı içeren ek sensörler kullanmak yerine aslında görüş alanını döndürerek lensi, lazeri ve algılama cihazını yeniden kullanır. Yeniden kullanım yalnızca daha ekonomik ve daha pratik değildir, çünkü farklı bakış açılarından gerçek zamanlı veri kaynaşmasının neden olduğu hatayı azaltabilir, bu da araç gerçek zamanlı olarak hareket ederken oldukça kritiktir. Lei Feng Ağı Lei Feng Ağı Lei Feng AğıArtan doğruluk ve aralık
LIDAR uygulama senaryolarının hızlı büyümesi, çok sayıda yetenekli kurucu ve ekibi buna yatırım yapmaya çekmiştir. Daha yüksek çözünürlük ve daha uzun algılama aralığı (örneğin, 200 metre) nesne algılama ve izleme performansını artıracak ve Lumina gibi girişimlerin sensör ürünlerindeki temel farklılıklardan biridir.
Bu makalenin ilgili bağlantılarını ve referanslarını görüntülemeye devam etmek ister misiniz?
LIDAR'a tıklayın: Otonom sürüş için anahtar sensörü açılır:
AI Araştırma Enstitüsü heyecan verici içeriği günlük olarak günceller, daha heyecan verici içerikler izleyin:
Bu 25 açık kaynak makine öğrenimi projesi, çoğu kişiye söylemediğim
Kendi kendine öğrenen AI Aracısı Bölüm 2: Derin Q Öğrenme
Makine Öğrenimi 2019: Yapay Zeka Geliştirme Trendlerinin Analizi
Alan uyarlamalı geliştirmenin gözden geçirilmesi: 2017
Çevirmeni bekliyorum:
2018.11 En Popüler On Makine Öğrenimi Popüler Web Makalesi
AI ile ilgili sorun nedir? Makine öğrenimi / yapay zekaya asla körü körüne inanmayın
Makine öğrenimi ile nasıl değer yaratılır?
Makine öğrenimi, filmlerde sigara içen çekimleri tanımayı öğrendikten sonra, başkalarını tanımayacağından mı korkuyorsunuz?
