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

Audi Q8 Sport

Audi presenta en el Salón Internacional del Automóvil de Ginebra 2017 el Audi Q8 sport concept, que anticipa la visión que los ingenieros y diseñadores de Audi tienen para el SUV del mañana. Cuenta con un motor V6 3.0 TFSI con tecnología mild hybrid y un motor eléctrico adicional de 20 kW que permite maniobras de aparcamiento y conducción a baja velocidad en modo eléctrico. Este multidisciplinar SUV dista poco del Audi Q8 Concept que presentó recientemente en el salón de Detroit como buque insignia de la marca, aunque presenta una evolución más deportiva. La característica distintiva es la parrilla Singleframe octogonal esculpida en una única pieza, y más ancha que en los actuales modelos Audi de producción en serie.

BMW X4 pick-up, haciéndolo posible

Hay que reconocer que la crisis de identidad de los nuevos  SUV  con aspiraciones de coupé de BMW tiene su encanto. Hablo de  BMW X4  y  BMW X6 , dos modelos muy peculiares y ostentosos que abogaron por ser un poco menos prácticos que  los X3  y  X5  a favor de una línea más escultural, vagamente inspirada en los rasgos que nos llevan a reconocer de un primer vistazo a un coupé.  ¿Pero y pensar en un X4 o un X6 de tipo pick-up?   Y es que el Clemson University International Center for Automotive Research (CU-ICAR) ha aprovechado sus lazos con  BMW  Estados Unidos para hacer lo propio, utilizando la base de un  BMW X3  sobre el que se han realizado numerosas modificaciones, empezando por una línea de techo basada en la del propio X4. A partir de ahí,  sustituyeron la luneta trasera fija por una luneta deslizante , limitaron el portón posterior a un  sistema de puertas laterales de dos piezas ...

WTCC de Macao: los Citroën vuelven a brillar

Después de un par de años lejos de uno de sus escenarios icónicos, el circuito urbano de Guia, el Mundial de Turismos regresó este fin de semana a Macao. Y allí  asistimos al resurgir de los Citroën C-Elysée , que en condiciones muy distintas ya dominaron en 2014, la última ocasión en la que el WTCC rodó por las calles de la antigua colonia portuguesa. Las victorias fueron para Mehdi Bennani y Rob Huff. El británico, con ocho victorias en Macao, incluida una en TCR International Series,  voló en una sesión de clasificación tan accidentada como siempre  en Macao, superando por tres décimas a Norbert Michelisz, ocho décimas a Tom Chilton con idéntica montura y más de un segundo sobre Thed Björk y Esteban Guerrieri. Con los otros dos Volvo S60 TC1 dañados por accidente Honda se hizo fácilmente con la victoria en la contrarreloj por equipos MAC3.

Citroën C4 Aircross vs Opel Mokka

Casi todos los fabricantes tienen una amplia gama de SUVs, que destacan básicamente por la versatilidad para circular por varios tipos de superficies, por tener una mayor altura respecto al suelo y por ofrecer un aspecto muy campero.  Dos modelos pueden ser interesantes si estás valorando la compra de un pequeño todoca mino. El  Mokka de Opel  y el  C4 Aircross  de Citroën son dos modelos interesantes por el equipamiento que ofrecen y por la p osibilidad de asociarlos a dos tipos de sistemas de tracción, delantera y total. Aunque hay ciertas diferencias en cuanto a precio y tamaño, ya que el Citroën es más caro y grande, desde el primer momento queda claro que, si vas a visitar los caminos con mayor asiduidad, el Citroën es el modelo más interesante para afrontar este tipo de aventuras. Sin lugar a dudas, el ser un modelo hermano del Mitsubishi ASX, hace que el C4 Aircross se desenvuelva de maravilla para ir más allá de lo que puede ser circular por un cami...

Rolls-Royce Wraith Inspired by Film

Rolls-Royce Wraith Inspired by Film es el nombre de una edición especial de este modelo que ha sido desarrollada para conmemorar que la película del lanzamiento del Wraith, llamada And the World Stood Still ha sido aceptada para el archivo nacional del instituto británico de cine. Cualquier disculpa es buena. Esta edición especial llama la atención por su carrocería bi-color en tonos plateados, los mismos que se utilizan para la piel de alta calidad con la que se ha tapizado el interior. Presentado en el Salón de Nueva York, este modelo estará a la venta bajo pedido en los concesionarios Rolls-Royce de todo el mundo de forma inmediata. Rolls-Royce tiene una larga lista de apariciones en cine, pero por nombrar solo algunas de las más famosas, destacan Goldfinger de 1964, El Secreto de Thomas Crowne de 1968 y el Gran Gatsby de 1974. Nosotros hemos hecho un par de vídeos caseros que os mostraremos en breve conduciendo Rolls-Royce, tanto el Phantom como el Ghost.