Durante la sfida DARPA 2005, gli ingegneri della Stanford University si sono avvicinati di più alla realizzazione di un sogno vecchio di decenni, quello di realizzare un’auto a guida autonoma. Per distinguersi dagli altri progetti, il loro veicolo utilizzava una tecnologia mai implementata prima ad ora sulle auto chiamata LiDAR.
Probabilmente, la prima applicazione commerciale su larga scala di questa tecnologia all’interno dell’industria automobilistica è avvenuta nel 2018 quando General Motors ha montato dei sensori LiDAR su un camion per mappare accuratamente in 3D l’intero sistema autostradale statunitense.
Auto a guida autonoma: l’uso della tecnologia LiDAR le rende più efficienti
I dati raccolti dovevano essere inseriti nella Cadillac CT6 e più tardi sulle CT5 e CT4 per permettere a questi veicoli di guidarsi autonomamente sulle autostrade della nazione con estrema precisione. Tuttavia, il prezzo era ancora troppo proibitivo per le auto di serie. Il LiDAR presente sulla maggior parte delle Cadillac di oggi è qualcosa di diverso, sebbene funzioni secondo lo stesso principio di base.
LiDAR sta per Light Detection and Ranging ed è un dispositivo di rilevamento che utilizza i raggi laser per calcolare la distanza da un oggetto. Quando la luce entra in collisione con l’oggetto, una parte di essa torna indietro verso la sorgente e raccolta da un sensore. La portata viene determinata misurando l’intervallo di tempo tra l’emissione e il ritorno.
Considerando che la luce viaggia a oltre 320.000 km al secondo, il livello di precisione richiesto per applicare questo principio è davvero elevato. Bisogna anche precisare che i LiDAR sono in circolazione degli anni ‘60 quando venivano impiegati per mappare la superficie della Luna e i migliori modelli disponibili oggi sul mercato sono in grado di raggiungere una risoluzione inferiore a un pollice.
Il sensore di collisione presente oggi su un veicolo non è altro che una telemetro che invia uno o due raggi davanti al veicolo per determinare la presenza di un oggetto, la sua distanza e la relativa velocità. La maggior parte di essi non sono in grado di distinguere le forme, così come gli ostacoli più piccoli che addirittura potrebbero non essere rilevati.
Un moderno sensore LiDAR è in grado di inviare milioni di raggi laser in tutte le direzioni
Un moderno LiDAR, invece, invia milioni di raggi laser al secondo in tutte le direzioni, dopodiché trasmette le informazioni del sensore a un computer per creare una mappa dell’ambiente in tempo reale. Con la potenza di calcolo sufficiente, un LiDAR 3D può essere utilizzato per tracciare oggetti in movimento delle dimensioni di un animale domestico, prevenire la loro direzione, identificare se sono potenziali ostacoli presenti nell’ambiente e così via.
Il più grande ostacolo iniziale dell’implementazione dei LiDAR nelle auto era la bassa velocità di scansione. I primi dispositivi infatti non erano in grado di costruire una mappa abbastanza velocemente da consentire al veicolo di muoversi a una velocità adeguata. David Hall però ha inventato un sistema di scansione in tempo reale basato su laser 3D.
A differenza dei progetti precedenti, che utilizzavano soltanto due raggi per analizzare l’ambiente circostante, la soluzione di Hall consentiva la scansione simultanea di più direzioni. Gli emettitori inviano raggi attorno a un arco di 360° a una frequenza sufficientemente alta da creare un’immagine funzionale in nanosecondi.
L’invenzione di David Hall è stata brevettata nel 2005 e la sua azienda, Velodyne, è diventata il primo produttore commerciale di sistemi LiDAR per auto. Negli ultimi 15 anni, l’azienda ha lavorato attivamente per migliorare questa tecnologia e in particolare sui problemi legati alle dimensioni e ai costi che attualmente rendono il sistema poco attraente per l’industria automobilistica.
Le future auto a guida autonoma richiederanno probabilmente il supporto di telecamere per distinguere la segnaletica orizzontale e i segnali in quanto è probabile che il LiDAR non sarà mai autosufficiente.
