Xe tự lái thường kết hợp camera, radar, cảm biến lidar và siêu âm để điều hướng đi, tránh người đi bộ, xe cộ và nhiều vật thể khác.
Công nghệ Lidar là gì?
Lidar hay LiDAR (Light Detection And Ranging), Là thuật ngữ viết tắt của “Phát hiện ánh sáng và đo lường”, là một phương pháp khảo sát đo khoảng cách tới mục tiêu bằng cách chiếu sáng mục tiêu đó bằng một tia laser xung quanh và đo các xung phản xạ bằng một cảm biến. Sự khác biệt về thời gian và bước sóng laser sau đó có thể được sử dụng để tạo mô hình số 3 chiều (3D) của đối tượng.
Lidar thường được sử dụng để tạo bản đồ có độ phân giải cao, với các ứng dụng trong trắc địa, địa tin học, khảo cổ học, địa lý, địa chất, địa mạo, địa chấn học, lâm nghiệp, vật lý khí quyển, dẫn đường bằng laser, bản đồ laser không ảnh (ALTM), và đo cao độ bằng laser.
Công nghệ này cũng được sử dụng để kiểm soát và điều hướng cho một số xe tự động. Thậm chí cả iPhone 12 Pro/Pro Max là smartphone đầu tiên của Apple, tích hợp cảm biến độ sâu Lidar vào cụm camera chính ở phía sau để đo khoảng cách và hỗ trợ lấy nét mở những môi trường thiếu sáng.
Mặc dù được sử dụng từ rất sớm, vào thập niên 60, khi mà các hệ thống Lidar được trang bị trên máy bay quân sự. Thế nhưng, phải hơn 20 năm sau, Lidar mới trở nên phổ biến nhờ vào sự xuất hiện của GPS.
Các cột mốc lịch sử hình thành và phát triển công nghệ Lidar
- Năm 1930: Các nhà khoa học sử dụng chùm ánh sáng để đo thành phần của khí quyển.
- Năm 1958: Charles Townes và Arthur Schawlow và sinh viên của họ phát minh ra Maser.
- Năm 1960: Theodore Maiman chế tạo thành công máy bắn tia laser.
- Năm 1962: Các nhà khoa học của MIT đo khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng bằng một chùm tia laser phản xạ.
- Năm 1965: Ronald Collins thuộc viện nghiên cứu Stanford nộp bằng sáng chế cho hệ thống Lidar, sử dụng laser-radar được sử dụng để nghiên cứu khí quyển và thời tiết trái đất.
- Năm 1969: Daniel Hickman và John Hogg xuất bản một bài báo khoa học mô tả cách sử dụng tia laser để thực hiện cách phép đo độ sâu đại dương.
- Năm 1971: Các phi hành đoàn tàu vũ trụ Apollo 15 sử dụng Lidar để lập bản đồ bề mặt mặt trăng.
- Năm 1974: Alan Carswell thuộc Đại học York,Toronto đã phát minh ra một công cụ quét tìm kiếm bằng laser và sau đó đã bán cho công ty Optech. Một vài năm sau công ty Optech đã hoàn thiện ý tưởng đó.
- Năm 1976: Cuốn sách đầu tiền về Lidar được ra đời.
- Năm 1985: Optech bán một sản phẩm có tên Larsen-500, một trong những hệ thống Lidar thương mại đầu tiên.
- Năm 1990: Công nghệ Lidar được sử dụng rộng rãi để vẽ bản đồ địa lý.
- Năm 1994: NASA đưa Lidar vào vũ trụ trên tàu con thoi Space Shuttle Discovery, được dùng để nghiên cứu bầu khí quyển từ không gian.
- Năm 2005: Quân đội Hoa Kỳ đưa mục tiêu sử dụng hệ thống Lidar ứng dụng vào xe tự lái.
Ai sẽ “thắng” trong cuộc chiến giữa công nghệ Lidar với camera ở lĩnh vực xe tự lái?
Lidar không phải là công nghệ duy nhất trong cuộc đua phát triển xe tự lái. Đối thủ chính của nó là những chiếc camera. Lidar có thể sẽ trở nên thừa thãi và lỗi thời trong tương lai nếu công nghệ camera trên xe tự lái được hoàn thiện.
Một thiết bị Lidar có kích thước nhỏ hơn nhiều so với camera, điểm thua thiệt dễ thấy nhất. Đó là chưa kể camera cũng có thể thu về hình ảnh ở độ phân giải cao và màu sắc tốt hơn, nghĩa là nó có thể đọc được đèn giao thông, biển báo và vạch kẻ đường. Giá cả của camera cũng là lợi thế hơn Lidar.
Đó là một trong những thế mạnh của camera. Tuy nhiên, camera cũng tương tự như mắt con người, có nhiều điểm yếu trong điều kiện lái xe thông thường, dựa trên điều kiện ánh sáng, trời mưa hay sương mù thì “thua”.
Một hệ thống camera sẽ cần sức mạnh tính toán đáng kể để đo khoảng cách giữa các vật thể, vì nó phải tổng hợp nguồn hình từ nhiều camera khác nhau. Tuy nhiên, hình ảnh dạng 2D cũng có thể dễ dàng đánh lừa được các camera.
Những điểm yếu của camera cũng là ưu điểm ở Lida, trong khi Lidar sử dụng tia hồng ngoại gần, không phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng vì nó hoạt động dựa trên các xung của riêng mình. Lidar có thể xác định khoảng cách tốt hơn nhiều so với camera và không bị ảnh hưởng bởi các bề mặt phản chiếu hay các kết cấu tương tự.
Vì vậy, cũng có nhiều ý kiến cho rằng lựa chọn tốt nhất là kết hợp giữa khả năng nhận diện màu sắc vượt trội của camera và khả năng đánh giá độ sâu chính xác của Lidar, để có được dữ liệu hoàn toàn chính xác về môi trường xung quanh. Nhưng nếu có được mức giá dễ tiếp cận hơn so với camera, thì Lidar có thể trở nên phổ biến trên xe tự lái trong tương lai.