Ir al contenido principal

LIDAR y su utilidad para el coche autónomo

Los coches autónomos no pueden conducir por sí mismos si no son capaces de ver qué sucede en su entorno. Dependiendo de la capacidad de detección de los sensores y de la capacidad de procesamiento de datos de la computadora, el coche es capaz de realizar más o menos tareas por sí mismo, con mayor o menor intervención del humano. Se distinguen así, por tanto, hasta cinco niveles de conducción automatizada.
Para que un coche pueda ver se requieren diferentes tipos de sensores que de una u otra forma lo permiten: radares, cámaras de vídeo de alta resolución, GPS inercial de alta precisión, sensores de ultrasonidos y lídares. Hoy te vamos a explicar qué es un LIDAR, uno de los sensores más habituales en los coches autónomos, y en qué consiste.

LIDAR es un acrónimo
LIDAR no es una palabra como tal, sino un acrónimo. Si queremos ser respetuosos a nivel técnico y lingüístico, deberíamos utilizar siempre la forma acrónimo tal cual: LIDAR, en mayúsculas, sin tildes y sin plural, pues en el fondo son una conjunción de siglas o de sílabas. Con otros acrónimos como RADAR, LASER, LED lo que ha sucedido es que después de los años, y por ser muy utilizadas, esas siglas se convirtieron en palabras de uso común, y las siglas se lexicarizaron. Por eso podemos decir radar, y su plural radares, láser, y su plural láseres, y led, y su plural ledes, aunque esta última todavía genera cierta controversia.
LIDAR son las siglas de Laser Imaging Detection and Ranging. Curiosamente es un acrónimo en el que a su vez hay otro acrónimo, LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. En castellano podemos traducir LIDAR como sistema de medición y detección de objetos mediante láser. En algunos otros entornos has podido oír hablar de ellos como un escáner láser. Son bastante habituales en trabajos de Topografía, Geología, Arquitectura e Ingeniería Civil. Los de este tipo vienen a ser muy similares en apariencia a un teodolito o a una estación total, y se colocan también sobre un trípode, estacionados en un determinado vértice.
Cómo funciona un LIDAR
Un LIDAR consiste de manera muy básica en un foco emisor de haces de rayos láser infrarrojos, y de una lente receptora infrarroja capaz de ver esos haces láser. En las condiciones de uso previstas, no son peligrosos para la vista, tranquilo. Aunque hay algunos LIDAR fijos, por ejemplo los modelos más básicos para parabrisas, lo típico es que sea un dispositivo que gira 360 grados sobre sí mismo para cubrir todo el entorno.
Los rayos láser que se emiten impactan sobre los objetos, se reflejan, y los rayos que vuelven reflejados son detectados por la lente. Para que nos entendamos: un RADAR emite ondas de radio que rebotan sobre los objetos, un SONAR emite ondas acústicas que rebotan sobre los objetos, y un LIDAR emite rayos de luz que rebotan sobre los objetos.
De esta manera el procesador del LIDAR obtiene una nube de puntos del entorno, con la que la computadora procesa una imagen tridimensional en tiempo real, que se actualiza permanentemente y en la que los objetos se desplazan. Lo más importante de esta nube de puntos es que para cada punto se conoce su posición precisa en el espacio y la distancia que hay hasta él.
Esto se ha considerado muy útil en los coches autónomos, pues no solo permite a la computadoras identificar objetos, sino que sabe exactamente la distancia a la que se encuentra cada uno de ellos con gran precisión. De esta manera se pueden prever las situaciones que se producirán, por ejemplo el movimiento de otros vehículos o peatones cuya trayectoria se cruzará con la del nuestro, o determinar si existe peligro de rozar o impactar contra algo.
Tipos de LIDAR
Para el automóvil existen varios tipos de LIDAR. Por un lado tenemos los LIDAR de tipo fijo para parabrisas. Consisten en una unidad bastante compacta, con unas lentes para la emisión de los haces láser y una lente para la captación de los haces reflejados. Se colocan en la parte alta del parabrisas, por delante del espejo retrovisor, para tener una mejor visual. A veces en la unidad se combina el LIDAR con una cámara de vídeo para reconocimiento de las líneas de carril, reconocimiento de peatones o señales de tráfico. 
Se emplean fundamentalmente para sistemas de frenado autónomo de emergencia, por ejemplo Volvo, Citroën y Peugeot suelen utilizar lídares de este tipo. Por otro lado tenemos los LIDAR giratorios de 360 grados. Son los que os hemos explicado antes, y básicamente es la adaptación del LIDAR de tipo topográfico para su uso en un automóvil. El principal fabricante a día de hoy es Velodyne. De Velodyne son los primeros LIDAR que utilizó Google hace años en sus prototipos de coches autónomos. 
Ya en 2012 funcionaba el coche autónomo de Google. Hoy en día Google sigue utilizando LIDAR: es esa especie de seta colocada encima del techo de los coches, que en sucesivos rediseños intenta disimular o integrar en el diseño. El LIDAR más grande es el modelo HDL-64E. La lente emite 64 rayos láser y gira sobre sí mismo 360 grados de manera permanente, a 900 vueltas por minuto, para monitorizar todo el entorno del coche, con hasta 2,2 millones de puntos por segundo. 
Tiene un alcance de 50 metros para el pavimento y de 120 metros para vehículos, peatones y árboles. Con una unidad en principio es suficiente. Este modelo es también el más caro, con un precio alrededor de los 75.000 dólares. De todos modos Velodyne ha desarrollado otros LIDAR más pequeños y económicos: por ejemplo en el primer prototipo de Ford Mondeo autónomo, en el cual se utilizan 4 unidades del modelo HDL-32E. Cada uno emite 32 rayos láser, giran también sobre sí mismos 360 grados a 600 vueltas por minuto, con hasta 0,7 millones de puntos por segundo. 
El alcance es de hasta 80 a 100 m para vehículos, peatones y árboles. Con los cuatro se procesan en total más de 2,5 millones de puntos. El último modelo es también el más compacto y barato. Se denomina VLP-16. Existen tres variantes: Puck, Puck Lite y Puck Hi-Res. Emite 16 rayos láser, gira 360 grados, cubre hasta 0,3 millones de puntos por segundo y llega hasta 100 m de alcance. Su precio es de 7.999 dólares, que al cambio directo vienen a ser casi 6.800 euros. Este tipo de LIDAR muy compacto es en el que se ha basado por ejemplo Volkswagen al imaginar el prototipo Volkswagen I.D. concept, una berlina compacta, 100% eléctrica y con conducción autónoma. 
En el techo, en cada una de las cuatro esquinas, se esconden cuatro LIDAR cilíndricos compactos escamoteables en el propio techo. Cuando se conduce en modo manual están ocultos, pero cuando se activa el modo de conducción automatizada se elevan, sobresalen del techo, y tienen visual para funcionar. No todos los fabricantes de automóviles deciden emplear LIDAR de 360 grados como sensores en sus prototipos de coches autónomos. A veces prefieren utilizar múltiples cámaras de vídeo de alta resolución, estereoscópicas con frecuencia, complementadas con radares de diferente alcance y apertura. Otro día hablaremos de estas otras alternativas al LIDAR.

Comentarios

Entradas populares de este blog

GP de Rusia: Mercedes es Campeona de Constructores

Lewis Hamilton ha ganado el primer Gran Premio de Rusia de la historia de la Fórmula 1 . El piloto de Mercedes ha completado una carrera sin problemas después de que su compañero de equipo Nico Rosberg, finalmente segundo, se haya pasado de frenada en la salida y haya tenido que aguantar toda la carrera con un mismo juego de neumáticos medios. El equipo Mercedes ha conseguido con este doblete, también, la victoria matemática del Campeonato del Mundo de Constructores de esta temporada.  El último puesto del podio ha sido para Valtteri Bottas,  que ha luchado desde el principio por dar caza a los todopoderosos Mercedes. A las puertas del podio se ha quedado Jenson Button y Kevin Magnussen que ha ido perdiendo tiempo progresivamente a medida que transcurría la carrera.  Fernando Alonso ha terminado en sexta posición  después de aguantar un final de carrera en el que ha tenido que contener a Daniel Ricciardo, cuyo Red Bull era notablemente más rápido que el ...

Volvo XC40

El Volvo XC40 completa la gama SUV del fabricante sueco y se une así al Volvo XC90 y XC60. Este modelo, el más compacto de los tres llega al segmento de los SUV compactos premium para enfrentarse a los Range Rover Evoque, Audi Q3, BMW X1 y Mercedes GLA. Si bien conserva un aire de familia con el resto de la gama Volvo, destaca por una mayor personalización posible de su aspecto. Y todo sin renunciar a la tecnología que equipan los Volvo XC60 y XC90. El Volvo XC40 llega en un segmento bastante abarrotado ya, pero que no deja de crecer. Según las estimaciones de Volvo, las ventas de SUV compactos premium superarán el millón de unidades en 2020. Volvo, como marca premium, no podía quedarse fuera de este segmento. Y lo hace con el Volvo XC40, un modelo que utiliza la nueva plataforma Compact Modular Architecture, para terminar de asentar la marca en el restringido club de las marcas premium. 

Chevrolet Camaro ZL1 The Exorcist by Hennessey

Cuando no queda nada para que el brutal Dodge Challenger SRT Demon se descubra, el norteamericano Hennessey ha dado un golpe en la mesa ante tanto demonio y ha presentado su crucifijo y su rosario para combatirlo. Y de manera explícita, además, lo ha bautizado The Exorcist: un Chevrolet Camaro ZL1 que es presentado en el Houston Auto Show. Hennessey quiere combatir así al Demon y anima a los propietarios del ZL1 a convertir sus preciados tesoros en un   instrumento contra el mal que monta un motor de más de 1.000 CV . Solo se fabricarán 100 modelos cada año, por lo que se trata de una preparación exclusiva. Pasarás desapercibido.

Volkswagen Golf Alltrack

Si la fórmula funcionó con el Volkswagen Passat Alltrack, ¿por qué no había de ocurrir lo mismo con el Volkswagen Golf? En un intento de contestar esta pregunta, cuya respuesta se enmarca en la crossoverización del mundo entero, se dará la bienvenida al Volkswagen Golf Alltrack: vestigios de Golf sobreelevado, visualmente reforzado y construido sobre la base del Golf Variant. Llegará a nuestro mercado durante la próxima primavera. Los elementos más característicos y diferenciales del Golf Alltrack, además de la elevación de la carrocería en un par de centímetros, los encontramos en detalles de la línea exterior. El más evidente es el embellecedor de plástico oscuro y realzado por listones de color plata que recorre los bajos, y que está pensado para darle un aire más campero al Golf. La parrilla frontal también varía y muestra una malla en forma de nido de abeja sobre la nueva parrilla inferior, a juego con el principal aditamento estético del Alltrack.

Mercedes-Benz G350d Professional

El Mercedes-Benz Clase G nacía a finales de la década de los setenta como un resistente todoterreno pensado para todo tipo de duros trabajos. Ahora, el modelo alemán convertido en icono del lujo y la obscenidad gracias a sus variantes AMG V8 y V12, tan apreciadas por los clientes más adinerados del mundo, vuelve a sus orígenes con una versión Professional, perfecta para off-road. Se llama Mercedes-Benz G350d Professional y es una edición ideada para los puristas que busquen un robusto coche de trabajo, capaz de afrontar cualquier tipo de terreno. Además, todo se simplifica en esta variante, incluida la dotación de serie. Atrás quedan la tapicería de cuero, el sistema multimedia o los elevalunas eléctricos, por ejemplo, y estrena alfombrillas de goma en sustitución de las convencionales.