Nos últimos anos existe, na indústria automóvel, uma cada vez maior utilização de advanced driver-assistance systems(ADAS). Esta utilização que é em parte alimentada pela intenção, tanto dos reguladores como dos consumidores, em criar e melhorar os sistemas de segurança dos automóveis, que protegem o condutor em caso de acidentes e em desenvolver sistemas que consigam mesmo prevenir a ocorrência dos mesmos [1]. As ADAS são um conjunto de tecnologias e soluções, que tem como objetivo melhorar a experiencia de condução, que vão desde sistemas de informação ao condutor, por exemplo uma camara traseira, a sistemas parcialmente autónomos, tal como o assistente à faixa de rodagem, ou sistemas altamente autónomos, como os sistemas de estacionamento automático.

De modo a ser possível implementar as ADAS, são usualmente utilizados os seguintes sensores [2]: o sensor de ultrassom, para aplicações a curta distancia e baixa velocidade [3], o Radar utilizado devido ao seu longo alcance e capacidade de funcionar em todas as condições meteorológicas [4], as camaras que são os sensores mais disponíveis do mercado, sendo os únicos que fornecem informações sobre as cores e texturas de objetos, e por isso mesmo são os melhores sensores para classificar objetos [5], e por ultimo temos o LiDAR [4], sensor sobre o qual esta dissertação se foca.

O LiDAR, abreviatura para Light Imaging Detection and Ranging, é uma tecnologia de levantamento de cenário que recorre a uma fonte de luz perto do espetro do infravermelho, com o objetivo de fazer um varrimento (scan) do cenário de modo a identificar, diferenciar e rastrear a direção do movimento de vários objetos e obter um mapa 3D do cenário [5]. Infelizmente o LiDAR ainda é um sensor com um custo de produção e manutenção elevado, tendo uma usabilidade limitada em situações onde as condições meteorológicas são adversas, obrigando à utilização de sensores secundários [6].

Devido à crescente utilização das ADAS e ao aumento do número de automóveis com navegação autónoma, existe uma necessidade cada vez maior de desenvolver sensores. LiDAR, que forneçam informação mais detalhada e com melhor precisão, com menos custos de produção e mais simples de produzir. Para suprir essa necessidade e para suprimir algumas das limitações dos sensores atuais a divisão Chassis Systems Control, do grupo Bosch, está atualmente a desenvolver uma solução de um sensor LiDAR para a indústria automóvel, projeto onde se insere esta dissertação.

O sensor a ser desenvolvido no projeto trará várias melhorias comparativamente aos sensores que atualmente se encontram no mercado. Assim, por exemplo, deverá permitir uma melhor precisão nas medidas de distancia, bem como caracterizar a velocidade do alvo numa única medida. Irá também ter funcionalidades que não se encontram em nenhum LiDAR existente no mercado, como a deteção precoce, em tempo real, de objetos imersos em cenários dinâmicos.

Nesta dissertação será desenvolvida uma solução, baseada na utilização de Hardware Reconfigurável usando para esse fim uma FPGA (field-programmable gate array), de aquisição, compressão, armazenamento e pré-processamento dos dados, correspondentes à nuvem de pontos que formam a imagem do cenário, provenientes do sensor LiDAR. Esta solução deverá ser o máximo possível imune às variações de temperatura. 

[1] S. Choi, F. Thalmayr, D. Wee, and F. Weig, “Advanced driver-assistance systems: Challenges and opportunities ahead - McKinsey." [Online]. Available: https://www.mckinsey.com/industries/semiconductors/our-insights/advanced-driver-assistance-systems-challenges-and-opportunities-ahead

[2] B. Marshall, “Lidar, Radar & Digital Cameras: the Eyes of Autonomous Vehicles."

[3] A. Vemuri, “Triangulation in automotive ultrasonic park-assist systems - EE Times." [Online]. Available: https://www.eetimes.com/document.asp?doc id=1280871&page number=1

[4] “LIDAR vs RADAR for Applied Autonomy - Semcon." [Online]. Available: https://semcon.com/what-we-do/applied-autonomy/lidar-vs-radar-for-applied-autonomy/

[5] D. Santo, “Autonomous Cars’ Pick: Camera, Radar, Lidar? - EE Times." [Online].Available: https://www.eetimes.com/author.asp?section id=36&doc id=1330069

[6] Intellias and V. Haydin, \The Ultimate Sensor Battle: Lidar vs Radar - Intellias Blog." [Online]. Available: https://www.intellias.com/the-ultimate-sensor-battle-lidar-vs-radar/