LiDAR à semi-conducteurs : solution fiable et évolutive pour la détection automobile

La société belge XenomatiX, basée à Louvain, livre ce qu'elle nomme des « vrais capteurs LiDAR à semi-conducteurs », combinant une architecture multi-faisceaux laser avec une technologie semi-conductrice sans risque et évolutive.

XenomatiX : une approche radicalement différente

La plupart des solutions LiDAR actuelles sont mécaniques, reposant sur des têtes rotatives lourdes, coûteuses et sujettes aux pannes mécaniques. Si les miroirs oscillants réduisent l'encombrement, ils conservent des pièces mobiles. La philosophie de XenomatiX est simple : dans la détection automobile, la seule pièce mobile devrait être le véhicule lui-même.

Dans un entretien avec EE Times Europe, le CEO Filip Geuens explique : « L'automobile exige coût, taille et fiabilité. Choisir une technologie LiDAR requiert d'équilibrer ces trois facteurs. Les diodes laser temporaires et les pièces mobiles ne sont pas l'avenir. »

Fondée en 2013 et basée à Louvain, XenomatiX a forgé le terme « vrai » pour différencier les LiDAR à semi-conducteurs utilisant des sources laser et détecteurs basés sur semi-conducteurs, sans aucun mécanisme de balayage ou pièce mobile. Contrairement aux LiDAR optiques conventionnels qui émettent un faisceau unique séquentiellement, mesurent, puis passent à la direction suivante, le système de XenomatiX lance des milliers de faisceaux simultanément.

« En éliminant le mécanisme de balayage et en introduisant une architecture multi-faisceaux, nous réalisons ce que nous appelons la vraie innovation », déclare Geuens. « La scène entière est capturée en un seul flash, permettant des portées au-delà de 200 m avec une consommation d'énergie normale. »

Comme le système fonctionne en mode obturateur global — capturant toute la scène en une seule image — il est immunisé contre le flou de mouvement et ne nécessite pas de drivers laser ultra-rapides émettant des impulsions nanosecondes.

Sans besoin de balayage rapide, le LiDAR de XenomatiX bénéficie d'une fenêtre de traitement plus longue, autorisant des nuages de points haute résolution sans correction espace-temps ni post-traitement, pour des fréquences d'images plus élevées et une précision accrue.

Le XenoLidar-X (voir Figure 1) est une solution autonome, sans pièce mobile, adaptée à la conduite autonome et aux usages industriels. Il projette simultanément 15 000 faisceaux laser, atteignant une résolution de 0,15° horizontalement et verticalement — répondant aux exigences les plus strictes du marché.

Les LiDAR à semi-conducteurs de XenomatiX utilisent des lasers VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers), offrant une faible consommation et une durabilité supérieure aux lasers à diodes traditionnels.

« Puisque nous pouvons passer plus de temps à mesurer, nous pouvons allouer suffisamment d'énergie pour atteindre la détection longue portée », précise Geuens.

Les LiDAR sont classés comme capteurs 6D, fournissant un nuage de points parfaitement superposé et une image visuelle 2D. Cette intégration caméra inhérente élimine les erreurs de parallaxe et fournit des données complémentaires pour une fusion de capteurs robuste dans les applications de sécurité. La sixième dimension est la réflectivité, dérivée de l'intensité du signal laser retourné.

Geuens met en avant le détecteur CMOS personnalisé : « Nous avons conçu un pixel fonctionnant comme une caméra 3D, donnant les coordonnées de chaque point. Il peut aussi opérer en mode 2D, livrant une image visuelle. Le nuage de points et l'image sont envoyés à l'ECU du véhicule, où des algorithmes IA propriétaires détectent l'espace libre et les objets. »

L'IA quadridimensionnelle du système traite des motifs dans l'espace 3D combinés à l'intensité, offrant de puissantes capacités de reconnaissance. Lorsque le laser est éteint, les mêmes pixels agissent comme une caméra conventionnelle ; lorsqu'il est allumé, ils capturent des données 3D.

Les LiDAR à semi-conducteurs offrent une fiabilité exceptionnelle — critique pour l'usage automobile. Le MTBF (Mean Time Between Failure) est élevé grâce à l'absence de pièces mobiles, aux VCSEL longue durée et à la technologie CMOS mature.

Si les LiDAR rotatifs offrent naturellement une couverture jusqu'à 360°, les LiDAR XenomatiX atteignent de larges champs de vision en combinant plusieurs modules. Placer des unités aux coins du véhicule élimine les angles morts.

Avec une conception modulaire flexible, XenomatiX propose un capteur petit, léger et pérenne, s'intégrant aisément dans pare-brises, lunettes arrière, calandres, phares, feux arrière et pare-chocs. L'entreprise collabore avec des équipementiers de rang 1 — AGC, Marelli, Kautex et autres — pour développer des solutions modulaires personnalisables, intégrables sans heurt dans l'architecture automobile.

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