LiDAR (Detección de Luz y Rango) es una tecnología transformadora que desempeña un papel crucial en el desarrollo de coches modernos, particularmente en los vehículos autónomos. Esta tecnología es un método de detección que utiliza luz láser para medir distancias, crear mapas 3D de alta resolución y detectar objetos alrededor de un automóvil. Este artículo explica qué es LiDAR, cómo funciona y su papel en la industria automotriz.
¿Qué es LiDAR y cómo funciona?
LiDAR es una tecnología utilizada en coches para crear mapas 3D de alta resolución del entorno del vehículo.
LiDAR utiliza pulsos láser para determinar distancias midiendo el tiempo que tarda una señal de luz en viajar hacia un objeto y regresar. Este sistema consta de tres componentes principales:
- Emisor láser: Proyecta haces de láser hacia el entorno.
- Receptor de sensor: Detecta la señal de luz que regresa.
- Unidad de procesamiento: Interpreta los datos para crear un mapa 3D.
La ecuación básica utilizada es:
Distancia = (Velocidad de la luz x Tiempo de viaje)/2
LiDAR opera en longitudes de onda en el espectro del infrarrojo cercano (850 nm a 1550 nm). La mayoría de los sistemas automotrices utilizan 905 nm por razones de costo, pero los sistemas de alta gama pueden usar 1550 nm para lograr un mejor alcance y seguridad para los ojos humanos.
Aplicaciones de LiDAR en coches
1. Conducción autónoma
LiDAR es una piedra angular de la tecnología de conducción autónoma. LiDAR permite que los vehículos «vean» su entorno en tiempo real, detectando obstáculos, límites de carretera y otros vehículos. Por ejemplo:
- Los vehículos autónomos de Waymo dependen en gran medida de LiDAR para la percepción de 360 grados.
- Tesla, por otro lado, opta por sistemas basados en visión sin LiDAR.
2. Sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS)
Aún en vehículos que no son completamente autónomos, LiDAR mejora características como:
- Control de crucero adaptativo: Manteniendo distancias seguras.
- Frenado de emergencia: Detectando peatones y vehículos en puntos ciegos.
- Asistencia para mantener el carril: Creando modelos de carril precisos.
3. Mapeo y localización
LiDAR crea mapas 3D detallados utilizados para la navegación. Estos mapas ayudan a los coches autónomos a localizarse con precisión de centímetros, especialmente en entornos complejos como áreas urbanas.
Comparación con otras tecnologías de detección
LiDAR destaca en conciencia espacial y resolución, pero tiene limitaciones en costo y sensibilidad a las condiciones climáticas.
Sistemas LiDAR actuales en coches
1. LiDAR mecánico
Los sistemas LiDAR tradicionales usan espejos giratorios para proporcionar cobertura de 360 grados. Ejemplos incluyen:
- Velodyne HDL-64E: Ampliamente utilizado en prototipos tempranos de vehículos autónomos.
- Costo: Más de $70,000 por sistema (actualmente en disminución).
2. LiDAR de estado sólido
Los modelos de LiDAR más nuevos eliminan las piezas móviles para aumentar la durabilidad y reducir los costos. Ejemplos:
- InnovizOne: Compacto y rentable, utilizado por BMW.
- Costo: Alrededor de $1,000 (se espera que la producción en masa reduzca aún más el costo).
3. LiDAR de onda continua modulada por frecuencia (FMCW)
Esta tecnología emergente ofrece ventajas en detección a larga distancia y resistencia a la interferencia de luz solar. Ejemplo: LiDAR FMCW de Aeva.
Desafíos de integrar LiDAR en coches
1. Costo:
Los sistemas LiDAR son costosos, aunque los precios están disminuyendo debido a los avances tecnológicos y la producción en masa.
2. Impacto del clima:
La lluvia, la niebla y la nieve dispersan las señales láser, reduciendo la precisión. Las empresas están trabajando en algoritmos para mitigar este impacto.
3. Consumo de energía:
Los sensores LiDAR de alta resolución requieren una potencia de procesamiento significativa.
4. Tamaño e integración:
Los diseños voluminosos de los sistemas LiDAR tempranos son inadecuados para los diseños automotrices elegantes. El LiDAR de estado sólido aborda este desafío.
Ejemplos del mundo real
1. Waymo:
El proyecto de conducción autónoma de Google emplea sensores LiDAR personalizados, afirmando una percepción superior a un rango de 300 metros.
2. Audi A8:
El Audi A8 2019 fue el primer coche de producción en incluir LiDAR (Valeo Scala) para autonomía de nivel 3, capaz de conducir de manera automatizada en la autopista.
3. Asociación de Luminar con Volvo:
El EX90 de Volvo utiliza LiDAR de Luminar para una seguridad avanzada, detectando objetos a una distancia de hasta 250 m.
Tendencias futuras en la tecnología LiDAR
1. Reducción de costos:
Se espera que la producción en masa y los avances, como la integración a escala de chips, reduzcan los costos de LiDAR a menos de $500 por sistema para 2030.
2. Miniaturización:
Los sensores LiDAR se están volviendo más pequeños y discretos, lo que permite una integración fluida en los diseños de coches.
3. Aumento del alcance y la resolución:
El LiDAR de próxima generación tiene como objetivo detectar objetos a más de 400 m con un detalle mejorado.
4. Sistemas híbridos:
La combinación de LiDAR con cámaras y radar probablemente seguirá siendo el estándar de oro para vehículos autónomos.
LiDAR es una tecnología fundamental que está moldeando el futuro de la movilidad. LiDAR ofrece una precisión sin igual en el mapeo y la percepción, haciéndolo indispensable para vehículos autónomos y características avanzadas de seguridad. Si bien los desafíos permanecen, la innovación continua y la colaboración entre fabricantes de automóviles y fabricantes de LiDAR prometen un futuro donde LiDAR se convierta en una característica estándar en los coches, impulsando un transporte más seguro y eficiente.
