Dirección asistida, ABS o radar dinámico de distancia (77 GHz), todos estos sistemas tenían algo en común. Tras el lanzamiento al mercado en la clase de lujo, siguió un rápido crecimiento con la introducción en todo el mercado automovilístico. Ahora, el sistema LiDAR también se sitúa en este umbral como la clave de la conducción automatizada. La pregunta es: ¿quién hará el negocio?
LiDAR (light detection and ranging) es un método de medición óptica de la distancia y la velocidad relacionado con el radar. En lugar de ondas de radio como en el radar, este sistema utiliza rayos láser, explica Wikipedia
Previsiones de mercado para 2025
Fig. 2: Desarrollo del mercado de sistemas LiDAR por segmento 2019-2025 en millones de USDSegún Yole, el mercado de LiDAR alcanzó un volumen de ventas de 1600 millones de USD en 2019(Fig. 2) y se espera que crezca hasta los 3800 millones de USD en 2025. Esto corresponde a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 19%.
Las previsiones en los 5 principales segmentos de aplicación de LiDAR varían enormemente. Se prevé que el segmento de la conducción automatizada (vehículo ADAS) crezca un 114% anual hasta 2025. Entre los vehículos con LIDAR integrado que se comercializan actualmente en Europa se encuentran el Mercedes EQS, el Clase S, el A8 de AUDI y el BMW Serie 7 a partir de 2022, que son capaces de alcanzar el nivel 3 -conducción parcialmente automatizada-. El sistema VALEO LiDAR con espejo giratorio se utiliza de serie por primera vez en el AUDI A8.
El LiDAR topográfico, que se utiliza para crear modelos 3D del terreno, por ejemplo, sólo crecerá un 6% al año. Los sistemas LiDAR de teledetección del viento, que pueden detectar la velocidad y dirección del viento y las turbulencias, crecerán un 2% anual. Se espera que el segmento de LiDAR industrial aporte un crecimiento del 5% anual de aquí a 2025. Para el segmento de los vehículos robotizados se prevé un crecimiento anual del 12% CAGR.
Tendencias de la tecnología LiDAR
La mayoría de los fabricantes se centra en la tecnología CMOS rentable con una longitud de onda en el rango infrarrojo de 830 a 940 nm. Otro grupo se centra en el infrarrojo de onda corta en la gama de 1000 nm a 1600 nm basado en la tecnología de semiconductores InGaAS (arseniuro de indio y galio). Los escáneres LiDAR de rotación están siendo sustituidos cada vez más por los llamados sistemas LiDAR de estado sólido sin partes móviles basados en flash y MEMs(Fig. 3).
Fig. 3: Hoja de ruta de la tecnología LiDAR 2018-2025
La figura 4 muestra el fuerte crecimiento del 114 % anual hasta 2025 de la conducción automatizada a partir de 2020. Por ejemplo, los Toyota Robotaxis con LiDAR se utilizaron en los Juegos Olímpicos de 2021 en Tokio. En el segmento industrial, las aplicaciones LiDAR se encuentran cada vez más en los sistemas de transporte automatizados. Sin embargo, también encontrarán una nueva área de aplicación en el campo de la agricultura inteligente con maquinaria agrícola automatizada.
LiDAR Flash 3D de alta resolución
Fig. 4: Hoja de ruta LiDAR Automoción e Industria 2016- 2025 El LiDAR Flash 3D de alta resolución sin piezas móviles complementa la actual cartera de sensores ambientales necesarios para realizar la conducción automatizada. Una ventaja clave de la tecnología de sensores Hi-Res 3D Flash LiDAR es que ofrece tanto capacidades de comprensión de imágenes en tiempo real como de detección del entorno. Esta tecnología permite obtener una imagen mucho más completa y detallada de todo el entorno del vehículo, tanto de día como de noche, y funciona de forma fiable incluso en condiciones meteorológicas adversas hasta una distancia de 300 metros. El láser de impulsos escanea el entorno con señales que recibe un chip sensor altamente integrado similar a una cámara digital. Se registra el tiempo de propagación del pulso por píxel, que corresponde a la distancia al objeto.
La combinación de la cámara en color 2D, el radar de 24 GHz y 77 GHz y el nuevo Flash LiDAR 3D permite a Continental, por ejemplo, crear un modelo fiable del entorno. Esto incluye información dinámica sobre otros usuarios de la carretera, objetos estáticos como las marcas de los carriles, información muy precisa sobre la posición del propio conductor y el control del tráfico.
Las cámaras 2D en color funcionan en el rango de luz visible, es decir, de 400 nm a 700 nm. El LiDAR flash 3D cubre la longitud de onda de 1550 nm. El radar de 77 GHz tiene una longitud de onda de 3,9 mm y el de 24 GHz, de 12,5 mm.
Sistema completo de sensores para los niveles 2+ a 4
El LiDAR de largo alcance HRL131(Fig. 5) de Continental incorpora la innovadora y pionera tecnología micro-MEMS. La tecnología patentada AEye LiDAR basada en MEMS ofrece una fiabilidad extremadamente alta y permite un rendimiento óptimo del sensor incluso en condiciones meteorológicas y de carretera difíciles.
Datos de rendimiento
- LÁSER de clase 1 IEC 60825 (Ed. 3), láser de 1550 nm
- Campo de visión: 128°x28
- Alcance: 1.000 m (300 m@10% de reflectividad)
- Res: 0,05°x0,075° (DDL)
- Frecuencia de imagen: 10 Hz
- 2-4 retornos por píxel
- Temperatura: de -40°C a +85°C
Fig. 5: LiDAR de largo alcance HRL131 de Continental en tecnología micro-MEMS
Fig. 6: LiDAR de corto alcance SRL121 con una potencia láser de 70 W máx. con una longitud de onda de 905 nm
LiDAR de corto alcance SRL121
La mayoría de los accidentes se producen en las ciudades. Más de la mitad de ellos son colisiones frontales. Las razones de estos accidentes son: no frenar en absoluto, frenar demasiado débilmente, frenar demasiado tarde. Una solución rentable y muy fiable para prevenir estos accidentes es el sensor LiDAR de corto alcance SRL121(Fig. 6). El SRL121 proporciona un asistente de frenado de emergencia (City) basado en infrarrojos y mide la distancia relativa, la velocidad relativa y el desplazamiento lateral respecto a objetos potencialmente peligrosos.
Cooperación para el desarrollo Israel - China
Fig. 7: Situación real del tráfico y conversión en una representación 3D del sistema LiDAR de InnovizInnovizTechnologies, fabricante israelí de sensores LiDAR de estado sólido de alto rendimiento y software de percepción, y Whale Dynamic, empresa china de conducción autónoma, colaboran en la plataforma de conducción autónoma (AD) de próxima generación de Whale Dynamic(Fig. 7/8).
Whale Dynamic, con sede en Shenzhen, está desarrollando una plataforma de conducción autónoma que incorpora múltiples sensores, como LiDAR y cámaras de alta resolución, para proporcionar una visión completa y detallada del entorno del vehículo.
Dura competencia china en LiDAR
Aunque las empresas europeas, estadounidenses e israelíes han dominado hasta ahora el mercado mundial de LiDAR, en China se está formando una feroz competencia. El mercado está maduro para la producción en masa.
Sin embargo, no todos los fabricantes, como TESLA, están convencidos de que el LiDAR sea la mejor solución técnica para la conducción autónoma. El uso de sensores puramente ópticos y el cálculo de la distancia y la velocidad mediante semiconductores y algoritmos se consideran alternativas.
Fig.8: La primera solución LiDAR de estado sólido de la empresa israelí Innoviz
Mientras tanto, el fabricante chino de automóviles Nio ha anunciado que su lujoso e-car ET7, cuyo lanzamiento está previsto para el primer trimestre de 2022, estará equipado de serie con un "LiDAR de alta precisión" de Innovusion. Y el proveedor chino de equipos de telecomunicaciones Huawei ha informado de que también está desarrollando un "LiDAR de 96 líneas". Según el fabricante chino de automóviles BAIC New Energy, este LiDAR de Huawei se instalará pronto en sus coches eléctricos.
Al mismo tiempo, se están formando nuevas asociaciones. RoboSense LiDAR se asocia con Banma y AutoX para desarrollar una plataforma de conducción autónoma.
AutoX es el proveedor líder del mercado de RoboTaxi en China. Es la única empresa que opera una flota de RoboTaxi totalmente sin conductor de seguridad en las carreteras públicas de China. La plataforma de conducción autónoma de la empresa es capaz de circular incluso por el tráfico urbano más denso y concurrido de ciudades de todo el mundo. AutoX es el segundo proveedor del mundo al que se ha concedido la licencia DMV de California para RoboTaxis totalmente sin conductor.
En pocas palabras
- En 2019, el volumen de mercado de todos los sistemas LiDAR ascendió a 1.600 millones de dólares. Según un estudio de Yole, se espera que alcance una tasa de crecimiento anual del 19% hasta los 3.800 millones de dólares en 2025.
- El mercado de los sistemas LiDAR en el sector de la automoción está a punto de alcanzar una aplicación masiva. Se prevé que el volumen de mercado de los sistemas de asistencia pase de 87 millones USD en 2019 a 1700 millones USD en 2025. Esto supone una tasa de crecimiento del 114 % anual.
- Tecnológicamente, los sistemas LiDAR con espejos móviles serán sustituidos por sistemas LiDAR de estado sólido, por ejemplo, basados en MEMS.
- En Europa, los sistemas LiDAR sólo se han utilizado hasta ahora en el Mercedes Clase S, el EQS y el AUDI A8, y a partir de 2022 en el BMW Serie 7.
Aunque las empresas occidentales han dominado el mercado de LiDAR hasta la fecha, ahora está surgiendo la competencia china. Los sistemas LiDAR para aplicaciones de automoción cuestan actualmente entre 500 y 1.500 dólares por unidad. Ahora hay cada vez más indicios de que los fabricantes chinos entrarán en el mercado con precios competitivos de hasta 200 $/unidad a partir de finales de 2021.
Debemos permanecer vigilantes para asegurarnos de que los fabricantes chinos no nos quitan la mantequilla del pan también aquí.
Les deseo un buen comienzo del último tercio del año.
Reciban un cordial saludo
Hans-Joachim Friedrichkeit
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