マイクロビジョンワシントン州レドモンドに拠点を置くソリッドステートセンサー技術会社は、ソリッドステート自動車を設計したと発表 ライダーの このセンサーは、製造価格を 200 米ドル未満に下げることを目的としています。現在の価格は通常価格の半分以下であり、同社の目標のすべてではありません。同社によれば、長期目標は1台あたり100ドルだという。 Microvisionは、実現すればLIDARが手の届く範囲に入るだろうと主張している 先進運転支援システム (ADAS) より高いレベルに制限するのではなく 自動運転車 プログラム。 LiDAR の市場普及が限られているのは、コストという 1 つの問題に帰着します。

現在、多くのサプライヤーが提供する同等の機械式ライダーは、10,000 ドルから 20,000 ドルの範囲で販売されています。この価格は約 80,000 ドルから 10 倍近く下がっており、サプライヤーが再び大幅な価格下落が近づいていると楽観視している理由がこれで説明できます。

ソリッドステートデバイスについては、「大量生産すればさらにコストを削減できる」という。 彼らは言う。 ハイダー・ラダ電気およびコンピュータ工学の教授 ミシガン州立大学であり、同校の予防安全プログラムのためのコネクテッドおよび自律ネットワーク車両のディレクター。運転支援用途において完全自動運転車を超えた需要が高まっているため、「1桁、あるいは2桁のコスト削減も可能です」。

「私たちは、実際に大規模に導入できる自動車グレードの LiDAR を提供することに重点を置いています」と MicroVision の CEO、Glenn DeVos は述べています。 「これは、価格を後付けで考えるのではなく、最初からコスト、製造性、統合を考慮して設計することを意味します。」

Microvision の LIDAR システム

テスラのイーロン・マスク最高経営責任者（CEO）は2019年、自動運転にはカメラとレーダーだけで十分だと主張し、ライダーを「愚かな用事」として一蹴した。 200 ドル未満の価格設定への信頼できる道筋は、主流の車両に正確な 3 次元センシングを追加するコストを削減することにより、自動運転車の設計の計算を根本的に変えることになります。この変化は、最大の範囲や解像度ではなく、低コストの大量生産向けに最適化されたソリッドステート LIDAR 設計への幅広い業界の傾向を反映しています。

ただし、これらの経済性を評価する前に、Microvision が何を構築しようとしているのかを理解することが重要です。

同社の Movia S はソリッドステート LIDAR です。これらのセンサーは車両の隅に取り付けられ、905 ナノメートルの波長のレーザー パルスを送信し、近​​くの物体の表面から反射した光が戻ってくるまでの時間を測定します。ビームエミッタとレシーバの配置により、従来の機械ユニットに典型的な完全な 360 度のスキャンではなく、180 度の水平カバレッジ向けに設計された固定視野が提供されます。同社によれば、このユニットは、機械システムでスキャンされる半径約 300 メートルと比較して、良好な気象条件下では最大約 200 メートルの距離にある物体を検出でき、運転支援システムのリアルタイム認識に適したフレーム レートをサポートします。以前の機械式ライダーはビームを操縦するために回転コンポーネントを使用していましたが、Moovia S はフェーズド アレイ システムです。一連のアンテナ素子への信号の振幅と位相を制御してビームを制御します。このユニットは、振動耐性、温度制限、環境シールなどの自動車要件を満たすように設計されています。

マイクロビジョンの価格目標は強引に見えるかもしれないが、前例がないわけではない。 LIDAR 業界は、過去 10 年間ですでに大幅なコストのリセットを経験しています。

「自動車メーカーは単一のセンサーを個別に購入しているわけではありません…彼らは認識システムを設計しており、システム全体が実行可能である場合にのみコストが問題になります。」 -Glenn DeVos、マイクロビジョン

2016 年から 2017 年頃、初期の自動運転研究で使用された機械式ライダー システムは、10 万ドル近くで販売されることがよくありました。これらのユニットは、レーザー ビームを 360 度回転させるために回転アセンブリに依存していたため、製造コストが高く、民生用車両向けに耐久性を高めることが困難でした。

「当時、64 ビームのベロダイン ライダーの価格は約 8 万ドルでした」とラダ氏は言います。

現在、多くのサプライヤーが提供する同等の機械式ライダーは、10,000 ドルから 20,000 ドルの範囲で販売されています。この約 10 倍の下落は、サプライヤーがさらなる大幅な値下げが可能だと考えている理由を説明するのに役立ちます。

「ソリッドステートデバイスの場合、大量生産することでコストをさらに削減することが可能です」とラダ氏は言います。運転支援用途において完全自動運転車を超えた需要が高まっているため、「1桁、あるいは2桁のコスト削減も可能です」。

ソリッドステート LiDAR 設計の課題

ただし、低コストは無料ではありません。ソリッドステート LIDAR の拡​​張を可能にする同じ設計選択により、新たな制約も導入されます。

「360 度完全にカバーできる機械式ライダーとは異なり、ソリッドステート ライダーの視野ははるかに狭いです」とラダ氏は言います。多くは 180 度以下の距離をカバーします。

この制限により、負担がセンサーからシステムに移ります。自動車メーカーは、完全なカバーを実現するには、車両の周囲に 3 つまたは 4 つのソリッドステート LIDAR を配置する必要があります。それでも、総コストは機械ユニットよりも安くなる可能性がある、とラダ氏は言います。

起こる変化は統合です。データを正確に融合できるように、複数のセンサーを位置合わせ、校正、同期する必要があります。エンジニアリングは管理可能ですが、価格目標だけでは把握できない複雑さが加わります。

DeVos 氏は、MicroVision の設計選択はその現実を反映していると述べています。 「自動車メーカーは単一のセンサーを個別に購入しているわけではありません」と彼は言います。 「彼らは知覚システムを設計しているのですが、システム全体が実行可能である場合にのみコストが意味を持ちます。」

これらのシステムレベルのトレードオフは、低コストの LIDAR が最初に登場する可能性が最も高い場所を説明するのに役立ちます。

現在の先進的な運転支援システムのほとんどは、LIDAR よりもはるかに安価なカメラとレーダーに依存しています。カメラは緻密な視覚情報を提供し、レーダーは特に悪天候時に信頼性の高い距離と速度のデータを提供します。 Radha は、LIDAR は自動車用レーダーよりもほとんど高価であると推定しています。

しかし、価格が 100 ドルから 200 ドルの範囲になると、この差は設計上の決定を変更できるほど小さくなります。

「その時点で、正確な 3D 検出と追跡における優れた機能を持つ LIDAR が魅力的になります」と Radha 氏は言います。

低コストの LIDAR は、既存のセンサーを置き換えるのではなく、センサーを強化し、冗長性を追加し、電子認識システムにとって困難な複雑な環境でのパフォーマンスを向上させる可能性があります。この漸進的な改善は、完全な車両自動運転への飛躍よりも、今日の ADAS 機能の導入方法とより密接に一致しています。

ソリッドステートライダーを追求しているのはMicrovisionだけではなく、中国企業HesaiやRoboSense、さらにはLuminarやVelodyneなどの主要サプライヤーを含む複数のサプライヤーが、500ドル未満の長期コスト目標を発表している。現在の主張と異なるのは、将来のプロトタイプや限定的な試験運用ではなく、生産量に関連付けられた 200 ドル未満の価格設定に明らかに焦点を当てていることです。

一部の競合他社は引き続き自動運転車の長距離性能を優先しており、コストが上昇しています。自動車メーカーから確固たる生産約束を確保できるまでは、積極的な価格設定の主張を控える企業もある。

この警告は構造的な課題を反映しています。消費者レベルの価格設定には、予測可能な大規模な需要が必要です。これがなければ、真のスケールメリットを達成するために必要な製造投資を正当化できるサプライヤーはほとんどありません。

LiDAR パフォーマンスメトリクスの評価

たとえ低コストの LIDAR が製造可能になったとしても、その性能をどのように判断すべきかという別の疑問が残ります。

システム エンジニアリングの観点から見ると、コストのマイルストーンがセキュリティ指標に影を落とすことが多いとラダ氏は言います。

「ADAS と自動運転システムの主な目的は、安全性を向上させることです」と彼は言います。しかし、特定のセンサー構成による安全性の利点を直接表す、広く採用されている指標はありません。

代わりに研究者は、システムが環境内の物体をどの程度正確に検出および追跡するかを測定する平均平均精度 (MAP) などの知覚ベンチマークに依存しています。ラダ氏は、こうした指標をコスト目標とともに組み込むことで、価格下落に伴ってどのようなパフォーマンスが維持され、あるいは犠牲にされるかが明確になる、と述べている。

IEEEスペクトル Lidar は広範囲に取り上げられており、多くの場合、スキャン、範囲、解像度における技術の進歩に焦点が当てられています。現時点で異なるのは、生の可能性ではなく経済性に新たな焦点が当てられていることです。

もし固体ライダーが確実に200ドル以下の価格に到達できれば、イーロン・マスク氏の懐疑論が無効になるわけではないが、その強力な基盤の1つが損なわれることになるだろう。コストが大きな問題でなくなると、自動車メーカーはライダーを放棄するのが技術的な決断なのか、それとも戦略的な決断なのかを決断する必要があるだろう。

その決定は、いかなる単一の価格主張よりも、ライダーが最終的に車両安全システムの通常のコンポーネントになるかどうかを決定する可能性があります。

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