Trong lĩnh vực xe tự hành, công nghệ radar laser (LiDAR) đóng vai trò vô cùng quan trọng. Đây là một loại cảm biến tiên tiến có khả năng quét môi trường xung quanh và tạo ra hình ảnh ba chiều chi tiết.

Nhờ đó, LiDAR được ứng dụng rộng rãi trong các nhiệm vụ như phát hiện chướng ngại vật, lập bản đồ và định vị phương tiện, góp phần nâng cao độ an toàn khi vận hành xe tự động.

Trước đây, chi phí cao của hệ thống LiDAR từng là rào cản lớn đối với nhiều nhà sản xuất. Tuy nhiên, nhờ những bước tiến trong công nghệ, giá thành của LiDAR đã giảm dần, giúp cho việc ứng dụng trở nên phổ biến hơn. Hiện nay, nhiều mẫu xe thương mại đã được trang bị một hoặc thậm chí nhiều hệ thống LiDAR, mang đến sự hỗ trợ mạnh mẽ cho các tính năng lái xe an toàn và hỗ trợ lái tiên tiến.

Là một loại cảm biến quét môi trường bằng chùm tia laser, LiDAR hoạt động dựa trên nguyên tắc phản xạ ánh sáng. Hệ thống LiDAR thường bao gồm hai bộ phận chính: bộ phát và bộ thu. Bộ phát sẽ phát ra các chùm tia laser quét qua không gian xung quanh, và khi gặp vật thể, các tia này sẽ phản xạ trở lại. Bộ thu sau đó sẽ tiếp nhận tín hiệu phản xạ, chuyển đổi thành tín hiệu điện để xử lý.

Tùy theo cơ chế hoạt động, LiDAR có thể sử dụng hệ thống quét quay hoặc quét cố định để thu thập dữ liệu môi trường. Kết quả của quá trình quét là một tập hợp dữ liệu gọi là đám mây điểm ba chiều (3D point cloud), bao gồm hàng triệu tọa độ không gian phản ánh vị trí của các điểm phản xạ laser. Nhờ phân tích dữ liệu này, hệ thống có thể xác định chính xác vị trí, hình dạng và kích thước của vật thể xung quanh – yếu tố cốt lõi giúp xe tự hành nhận diện môi trường và định vị chính xác.

LiDAR đóng vai trò quan trọng trong hàng loạt tính năng của xe tự hành, bao gồm phát hiện chướng ngại vật, giữ làn đường, kiểm soát hành trình thích ứng và hỗ trợ đỗ xe tự động. Trong đó, phát hiện chướng ngại vật là ứng dụng then chốt.

Để di chuyển an toàn, xe tự hành cần có khả năng phát hiện và nhận diện nhanh chóng các vật thể xung quanh như phương tiện khác, người đi bộ, tòa nhà, biển báo giao thông và nhiều yếu tố khác. Nhờ khả năng tạo ra hình ảnh ba chiều với độ chính xác cao, LiDAR giúp xe tự hành có cái nhìn toàn diện và chi tiết về môi trường xung quanh, từ đó đưa ra quyết định chính xác hơn trong quá trình vận hành.

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các dòng LiDAR mới ra đời đã cải thiện đáng kể về độ chính xác cũng như chi phí sản xuất. Chẳng hạn, LiDAR thể rắn (solid-state LiDAR) sử dụng bộ phát laser thể rắn và máy quét tốc độ cao, giúp tăng độ chính xác trong đo đạc và thu nhỏ kích thước cảm biến. Ngoài ra, LiDAR quang học, sử dụng ánh sáng khả kiến hoặc tia laser hồng ngoại, có thể phát hiện được nhiều loại vật thể hơn, kể cả những bề mặt hấp thụ ánh sáng mạnh như vật thể màu đen hoặc có độ phản xạ thấp.

Những cải tiến này đang mở ra nhiều triển vọng mới cho ứng dụng của LiDAR trong ngành xe tự hành, tiến gần hơn đến mục tiêu thương mại hóa rộng rãi công nghệ này.

Mặc dù sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội, LiDAR vẫn phải đối mặt với một số thách thức, đặc biệt là sự ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến độ chính xác của cảm biến. Các yếu tố như mưa, tuyết, sương mù có thể gây nhiễu và làm giảm khả năng nhận diện của LiDAR.

Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học đang nghiên cứu và phát triển những thuật toán xử lý tiên tiến, đặc biệt là trí tuệ nhân tạo (AI), học máy và học sâu để nâng cao khả năng phân tích dữ liệu. Bên cạnh đó, các cảm biến LiDAR thế hệ mới với độ phân giải cao hơn và tốc độ quét nhanh hơn cũng đang được nghiên cứu để cải thiện hiệu suất hoạt động trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau.

Nhìn chung, với những bước tiến mạnh mẽ trong nghiên cứu và ứng dụng, công nghệ LiDAR không chỉ nâng tầm trải nghiệm xe tự hành mà còn đóng góp đáng kể vào sự phát triển của ngành giao thông thông minh trong tương lai.