I veicoli autonomi sono sul punto di rivoluzionare il modo in cui si muove il commercio fisico. I robot autonomi per le consegne già funzionano nelle aree urbane popolate, spostandosi sui marciapiedi e consegnando pacchetti nelle diverse destinazioni.
Semi-camion di grandi dimensioni senza conducenti saranno probabilmente presenti sulle strade nel prossimo decennio. Tuttavia, man mano che le dimensioni, il peso e il valore di questi veicoli aumentano, l'accuratezza, la sicurezza e i sistemi di guida che li pilota diventerà sempre più fondamentale e complessa.
Al momento, per i sistemi di guida autonoma dei veicoli si utilizzano diversi metodi; Lidar e fotocamere sono le tecnologie utilizzate più comunemente in questo spazio. In questo articolo confronteremo Lidar e la tecnologia delle fotocamere nelle applicazioni di guida autonoma e mostreremo il loro utilizzo innovativo.
Cos'è il Lidar (e un radar)?
Lidar sta per Light Detecting and Ranging ed è una funzionalità simile alla tecnologia radar. Radar, che si basa sull'emissione, la riflessione, e la ricezione di onde radio, utilizza frequenze elettromagnetiche che vanno da 30 cm a 3 mm.
Tali emissioni sono riflesse da un mezzo e vengono ricevute accanto al punto di emissione. Il tempo richiesto dalla luce per spostarsi indica la distanza dall'oggetto riflettente.
Di base, l'unica differenza tra radar e Lidar è la frequenza di emissione delle onde elettromagnetiche utilizzate nel sistema. Tuttavia, questa differenza di frequenza influisce sulle capacità di entrambe le gamme di lunghezze d'onda. Ad esempio, un radar può rilevare solo oggetti più grandi di una palla da bowling (24 cm), ma è in grado di rilevare oggetti fino a una distanza di 10.000 m.
D'altra parte, un Lidar può rilevare oggetti 10.000 volte più piccoli di una palla da bowling, ma è in grado di rilevare oggetti solo fino a una distanza di 200 m.
I sistemi Lidar dei veicoli autonomi sono responsabili del rilevamento di oggetti sia grandi che piccoli e, di frequente, gli oggetti che distano oltre 200 metri non hanno un'importanza immediata. Tutto questo rende il Lidar la scelta naturale per le applicazioni di guida autonoma in termini di frequenza elettromagnetica.
Le fotocamere sono elementi fondamentali
Le fotocamere utilizzate nelle auto autonome sono sensori di immagine specializzate che rilevano lo spettro di luce visibile riflesso dagli oggetti. Poiché il sole emette una quantità straordinaria di raggi UV e luce visibile, i sensori di immagine possono rilevare molte frequenze di luce visibile. Tale comportamento è simile al modo in cui l'occhio umano vede la luce (vale a dire, la luce emessa dal sole riflette sugli oggetti a varie frequenze, che chiamiamo colori e viene ricevuta dal sensore di immagine).
Lo spettro della luce visibile va da 380 a 740nm, rendendolo perfetto per il rilevamento di oggetti più grandi di un capello tagliato in 23 parti. La maggior parte delle fotocamere e dei sensori di immagine non è in grado di rilevare oggetti piccoli senza una lente speciale, ma la necessità di individuare oggetti più piccoli di un essere umano non è comune.
Per le fotocamere nelle applicazioni di guida autonome, il riconoscimento accurato dell'immagine può essere ottenuto con una risoluzione del sensore di immagine fino a 1,2 megapixel. Tuttavia, come riferimento, l'occhio umano è considerato equivalente a una fotocamera da 576 megapixel.
Lidar e fotocamere
Il confronto tra Lidar e le fotocamere nei veicoli autonomi è ampiamente dibattuto. L'ironia di queste discussioni è che queste tecnologie si basano sullo stesso principio di emissione elettromagnetica, riflessione e ricezione dei sensori che la completano.
Tuttavia, la differenza fondamentale tra Lidar e tecnologia per fotocamere è che il Lidar emette la luce che vede, mentre le fotocamere non lo fanno. Per tale motivo il Lidar è dotato della capacità di calcolare con precisione incredibile le distanze da molti oggetti rilevati contemporaneamente.
Pertanto, la discussione può passare dal chiedere "Qual è la tecnologia migliore" alla domanda "Quale tecnologia è più avanzata"? I moderni sensori di immagine CMOS furono inventati dal JPL della NASA nel 1993 e sono diventati rapidamente famosi in quanto tecnologia di scelta delle moderne fotocamere. L'ingegnere David Hall ha creato il Lidar nel 2005.
Poiché le moderne fotocamere sono state ampiamente sviluppate e testate, la loro tecnologia è superiore? La risposta breve è che nessuno lo sa ancora. Entrambi i metodi tecnologici sono stati ampiamente utilizzati da varie aziende, dalle startup di AV dei garage alle più grandi case automobilistiche del mondo. Eppure, nessuno è stato ancora in grado di raggiungere capacità di guida autonoma complete.
Dibattito sul futuro del Lidar e delle fotocamere
Il Lidar e la tecnologia per fotocamere sono incredibilmente potenti e hanno vantaggi diversi. Il Lidar è in grado di disegnare la mappa di interi paesaggi urbani con accuratezza inferiore al millimetro, mentre i sensori di immagine e la tecnologia per fotocamere sono più avanzati e la loro produzione è più diffusa. Tesla, che si basa sulle fotocamere, afferma che i suoi veicoli saranno in grado di guidare completamente in autonomia entro il 2023.
Alla domanda su quale sia la sua tecnologia preferita, Elon Musk ha affermato: "Gli esseri umani guidano con occhi e reti neurali biologiche, pertanto ha senso che fotocamere e reti neurali in silicio siano l'unico modo per ottenere una soluzione generalizzata di guida autonoma". Forse il fondatore di Tesla ha ragione o forse il futuro del Lidar vedrà un'adozione più rapida. La prima tecnologia in grado supportare completamente la guida autonoma e dunque essere sviluppata su ampia scala vincerà la corsa all'autonomia.