Pengembangan sistem mengemudi otomatis Level 3 meningkatkan kebutuhan terhadap sensor LiDAR yang memiliki kemampuan lebih jauh, lebih cepat, dan dapat diuji menggunakan metode yang konsisten. Standarisasi menjadi penting karena data lingkungan yang diterima kendaraan harus tetap dapat dipercaya ketika mobil menghadapi perubahan cahaya, permukaan objek, cuaca, lalu lintas, dan kondisi jalan.
LiDAR atau Light Detection and Ranging bekerja dengan memancarkan cahaya laser, menerima pantulannya, kemudian menghitung jarak objek. Hasil pengukuran tersebut disusun menjadi kumpulan titik tiga dimensi yang membantu kendaraan memahami bentuk, posisi, dan jarak benda di sekitarnya.
Pada sistem Level 3, data sensor memiliki peran lebih besar dibandingkan pada fitur bantuan pengemudi biasa. Sistem dapat menjalankan seluruh tugas mengemudi dinamis dalam kondisi yang telah ditentukan, tetapi pengemudi tetap harus siap mengambil alih ketika kendaraan mengeluarkan permintaan intervensi.
Level 3 Bukan Kendaraan yang Sepenuhnya Otonom
SAE International mengklasifikasikan Level 3 sebagai conditional driving automation atau otomatisasi mengemudi bersyarat. Ketika sistem aktif, kendaraan bertanggung jawab mengendalikan arah, kecepatan, dan pemantauan lingkungan dalam Operational Design Domain atau ODD yang telah ditetapkan.
ODD dapat membatasi penggunaan berdasarkan jenis jalan, kecepatan, kondisi cuaca, pencahayaan, ketersediaan marka, wilayah pemetaan, dan situasi lalu lintas. Sebuah sistem dapat memenuhi Level 3 di jalan tol tertentu, tetapi kembali menjadi kendaraan yang dikendalikan manusia ketika keluar dari wilayah operasinya.
Perbedaan utama Level 3 dan Level 2 terletak pada tanggung jawab pemantauan lingkungan saat fitur bekerja. Pada Level 2, pengemudi harus terus mengawasi jalan. Pada Level 3, sistem memantau lingkungan selama berada dalam ODD, meskipun manusia tetap dibutuhkan sebagai pengguna cadangan ketika permintaan mengambil alih diberikan.
Karena itu, istilah tanpa tangan tidak selalu berarti tanpa pengemudi. Pengguna tidak boleh menganggap mobil Level 3 dapat membawa penumpangnya ke semua lokasi tanpa pengawasan atau mengambil keputusan sendiri dalam seluruh kondisi.
LiDAR Membentuk Peta Tiga Dimensi
Kamera menghasilkan informasi visual yang kaya, seperti warna lampu lalu lintas, tulisan pada rambu, marka, dan bentuk objek. Radar sangat berguna untuk mengukur jarak serta kecepatan relatif dan biasanya tetap dapat bekerja dalam kondisi yang mengurangi kualitas penglihatan kamera.
LiDAR melengkapi kedua sensor tersebut dengan pengukuran jarak tiga dimensi. Sensor dapat membantu sistem mengenali batas kendaraan, penghalang, pejalan kaki, struktur jalan, dan ruang bebas yang tersedia untuk melakukan manuver.
Pengembang umumnya menggabungkan informasi dari beberapa jenis sensor melalui sensor fusion. Tujuannya bukan sekadar menghasilkan lebih banyak data, tetapi membandingkan hasil pengamatan agar kelemahan satu sensor dapat ditutupi oleh sensor lainnya.
LiDAR tidak diwajibkan oleh definisi SAE untuk menyebut sebuah sistem sebagai Level 3. Klasifikasi ditentukan berdasarkan pembagian tugas antara sistem dan manusia, bukan berdasarkan merek atau jenis perangkat keras tertentu. Namun, sejumlah pabrikan memilih LiDAR sebagai bagian dari sistem berlapis karena membutuhkan pengukuran jarak yang independen dari kamera.
Mengapa Standarisasi LiDAR Dibutuhkan?
Produsen LiDAR dapat menggunakan desain, panjang gelombang, pola pemindaian, jumlah kanal, algoritma pengolahan, dan metode pelaporan yang berbeda. Angka jangkauan maksimum dari dua sensor belum tentu dapat dibandingkan apabila pengujiannya memakai objek, ukuran, reflektivitas, atau kondisi cahaya yang berbeda.
Standar pengujian diperlukan agar pabrikan kendaraan dan pemasok dapat membandingkan kemampuan sensor melalui parameter yang setara. Pengujian tidak cukup hanya mengarahkan LiDAR kepada objek besar dalam cuaca cerah.
Sejumlah parameter penting dalam evaluasi LiDAR meliputi:
- Jangkauan deteksi pada tingkat reflektivitas objek yang telah ditentukan.
- Akurasi dan konsistensi pengukuran jarak.
- Resolusi sudut horizontal serta vertikal.
- Luas bidang pandang atau field of view.
- Jumlah titik yang dihasilkan dalam periode tertentu.
- Waktu pemrosesan dan keterlambatan pengiriman data.
- Kemampuan mengenali lebih dari satu pantulan dalam satu arah.
- Ketahanan terhadap cahaya matahari dan gangguan sensor lain.
- Kinerja ketika menghadapi hujan, kabut, debu, atau cipratan air.
- Kemampuan mendeteksi penurunan fungsi dan melakukan diagnosis mandiri.
Hasil pengujian juga perlu menjelaskan kondisi yang digunakan. Pernyataan bahwa sebuah sensor mampu melihat hingga jarak tertentu tidak lengkap tanpa informasi mengenai ukuran objek, warna permukaan, tingkat pantulan, sudut datang, dan kondisi lingkungan.
Objek Gelap dan Cuaca Menjadi Tantangan
Tidak semua objek memantulkan cahaya laser dengan intensitas yang sama. Permukaan berwarna gelap atau memiliki karakter tertentu dapat mengembalikan sinyal lebih lemah dibandingkan permukaan terang.
Hujan, kabut, salju, debu, dan semprotan air dari kendaraan lain juga dapat memengaruhi pembacaan. Partikel di udara dapat memantulkan atau menyebarkan cahaya sebelum mencapai objek yang sebenarnya ingin diukur.
Sensor generasi baru perlu diuji untuk membedakan objek nyata dengan pantulan dari partikel lingkungan. Sistem kendaraan kemudian harus menentukan apakah kualitas data masih cukup untuk melanjutkan operasi otomatis atau perlu meminta pengemudi mengambil alih.
Kebersihan bagian luar sensor turut memengaruhi kinerja. Lumpur, air, es, atau serangga yang menutupi permukaan optik dapat menurunkan kemampuan deteksi. Pabrikan dapat menggunakan pemanas, penyemprot, pelapis, atau sistem diagnosis untuk mengurangi risiko tersebut.
Perubahan suhu dan usia pemakaian juga harus diperhitungkan. Komponen optik serta elektronik dapat mengalami perubahan karakter setelah digunakan dalam waktu lama, menerima getaran, dan menghadapi siklus panas serta dingin secara berulang.
ISO 21448 Mengatur Risiko Saat Sistem Bekerja Sesuai Desain
Standar ISO 21448 membahas Safety of the Intended Functionality atau SOTIF. Fokusnya mencakup risiko yang muncul bukan karena komponen rusak, melainkan karena keterbatasan spesifikasi atau performa sistem yang sedang bekerja sesuai rancangan.
Contohnya adalah sensor yang tidak rusak tetapi gagal mendeteksi objek karena kondisi berada di luar kemampuan pengukurannya. SOTIF mengarahkan pengembang untuk mengidentifikasi keterbatasan tersebut, mencari kondisi pemicu, serta menyusun proses verifikasi dan validasi.
ISO menjelaskan bahwa standar ini berlaku pada fungsi yang membutuhkan kesadaran situasional dari sensor kompleks dan algoritma pemrosesan. Cakupannya juga meliputi sistem dengan tingkat otomatisasi mengemudi Level 1 hingga Level 5.
Dalam pengembangan Level 3, produsen tidak cukup membuktikan bahwa LiDAR dapat menyala dan mengirimkan data. Mereka harus menunjukkan bahwa keseluruhan sistem mampu memahami kualitas informasi, menangani ketidakpastian, dan berpindah ke kondisi aman ketika batas kemampuan tercapai.
Standar Tidak Berhenti pada Jarak Deteksi
Standarisasi juga mencakup cara data sensor dikirimkan ke komputer kendaraan. Informasi posisi, waktu pengambilan data, koordinat, tingkat kepercayaan, dan status kesehatan sensor harus dapat dipahami secara konsisten oleh sistem pemrosesan.
Sinkronisasi waktu menjadi penting karena kamera, radar, dan LiDAR dapat mengambil data pada saat berbeda. Apabila perbedaannya terlalu besar, objek bergerak dapat terlihat berada di posisi yang tidak sama ketika informasi beberapa sensor digabungkan.
Kalibrasi juga perlu dipertahankan selama umur kendaraan. Posisi sensor dapat berubah akibat benturan ringan, perbaikan bodi, penggantian kaca, atau pekerjaan bengkel. Pergeseran kecil dapat menyebabkan data tiga dimensi tidak lagi sejajar dengan gambar kamera atau pengukuran radar.
Sistem harus mampu mendeteksi kesalahan kalibrasi atau memberi peringatan ketika diperlukan pemeriksaan. Teknisi juga membutuhkan prosedur dan peralatan yang sesuai agar sensor dapat dikembalikan ke posisi yang ditentukan pabrikan.
LiDAR Generasi Baru Mengejar Efisiensi
Pengembangan LiDAR otomotif bergerak menuju perangkat yang lebih kecil, hemat daya, memiliki resolusi lebih tinggi, dan mudah dipasang pada desain kendaraan. Produsen juga berusaha menekan biaya agar sensor tidak hanya tersedia pada mobil premium.
Desain pemindaian dapat menggunakan komponen mekanis, sistem hibrida, atau pendekatan yang mengurangi bagian bergerak. Setiap arsitektur memiliki pertukaran antara jangkauan, resolusi, bidang pandang, biaya, ukuran, panas, dan daya tahan.
Peningkatan jumlah titik tidak selalu langsung meningkatkan keselamatan. Data yang lebih padat membutuhkan kemampuan komputasi dan algoritma yang mampu memprosesnya dalam waktu singkat. Sistem juga harus membedakan informasi penting dari gangguan yang tidak relevan.
Produsen kendaraan akan menilai LiDAR sebagai bagian dari arsitektur keselamatan secara keseluruhan. Sensor perlu bekerja bersama komputer, perangkat lunak, sistem pengereman, kemudi, pemantauan pengemudi, peta, dan mekanisme cadangan.
Standarisasi Membantu Produksi Massal
Metode uji yang seragam membantu pabrikan memilih pemasok berdasarkan hasil yang dapat dibandingkan. Pemasok juga memperoleh target teknis yang lebih jelas ketika mengembangkan sensor untuk kendaraan produksi massal.
Bagi regulator, standar menyediakan dasar untuk menilai klaim keselamatan dan proses homologasi. Pengujian dapat dilakukan melalui simulasi, laboratorium, lintasan tertutup, dan perjalanan di jalan umum sesuai skenario yang telah ditentukan.
Standarisasi tidak berarti seluruh kendaraan harus memakai sensor yang sama. Tujuannya adalah memastikan setiap sistem dapat membuktikan kemampuan dan keterbatasannya melalui cara yang terukur serta dapat diaudit.
Sistem Level 3 juga membutuhkan aturan mengenai pembaruan perangkat lunak. Perubahan algoritma dapat memengaruhi cara sensor menafsirkan lingkungan sehingga perlu melalui pengujian dan pencatatan sebelum diterapkan secara luas.
Pengemudi Tetap Harus Memahami Batas Sistem
Kehadiran LiDAR tidak membuat kendaraan kebal terhadap kesalahan. Sensor tersebut merupakan satu bagian dari sistem yang tetap memiliki batas operasional.
Pengguna perlu mengetahui kapan fitur dapat diaktifkan, jenis jalan yang didukung, kondisi yang membuat sistem berhenti bekerja, serta cara merespons permintaan mengambil alih. Informasi tersebut harus dijelaskan dengan bahasa yang tidak menimbulkan kesan bahwa mobil sepenuhnya otonom.
Standarisasi LiDAR generasi baru menjadi salah satu fondasi penting bagi perkembangan Level 3. Namun, keberhasilan teknologi tersebut tetap bergantung pada integrasi sensor, validasi perangkat lunak, pemantauan pengemudi, aturan keselamatan, dan kemampuan kendaraan mencapai kondisi aman ketika otomatisasi tidak dapat dilanjutkan.
Dengan metode pengujian yang konsisten, industri dapat membandingkan sensor secara lebih adil dan mengurangi ketergantungan pada klaim spesifikasi yang sulit diverifikasi. Langkah tersebut diperlukan sebelum mengemudi otomatis Level 3 dapat digunakan secara lebih luas dalam kendaraan produksi massal.
