الفرق بين الرادار والليدار في السيارات

مع التحوّل السريع الذي يشهده قطاع السيارات نحو الأتمتة والاعتماد المتزايد على أنظمة مساعدة السائق والقيادة الذاتية، برزت تقنيات الاستشعار كعنصر حاسم في تحديد مستوى الأمان والدقة على الطريق. من بين هذه التقنيات، يتصدر كلٌّ من الرادار (Radar) والليدار (LiDAR) المشهد، باعتبارهما الأداتين الأساسيتين اللتين تعتمد عليهما السيارات الحديثة لفهم محيطها، اكتشاف العوائق، واتخاذ القرارات في أجزاء من الثانية.

ورغم أن الهدف من التقنيتين واحد، وهو رصد الأجسام وقياس المسافات، إلا أن الاختلاف الجوهري في طريقة العمل، نوع الموجات، مستوى الدقة، والتأثر بالظروف الجوية، يجعل المقارنة بينهما ضرورة لكل من يهتم بتقنيات السيارات أو يفكر في مستقبل القيادة الذاتية. في هذا المقال، نستعرض بشكل تفصيلي الفرق بين الرادار والليدار في السيارات، مع شرح آلية عمل كل نظام، مميزاته، عيوبه، واستخداماته العملية، وصولًا إلى دورهِما المشترك في رسم ملامح سيارات المستقبل.

جدول الفروقات بين الرادار والليدرا في السيارات

وهنا نستعرض شرح تفصيلي لكل من تقينة الرادار والليدار في السيارات:

ما هو الرادار وكيف يعمل في السيارات؟

يمثل الرادار (Radar) حجر الزاوية في العديد من تقنيات الأمان والقيادة الحديثة داخل السيارات الجديدة. استُخدم الرادار أساساً في المجالات العسكرية والطيران، لكن تطوره السريع وتكلفته المنخفضة جعلاه الخيار المفضل لأنظمة السيارات الخاصة بمساعدة السائق مثل الكبح التلقائي والتحكم الذكي في السرعة. يعتمد الرادار على مبادئ فيزياء الموجات الكهرومغناطيسية لقياس المسافات وتحديد سرعة واتجاه الأجسام المحيطة بالسيارة.

آلية عمل الرادار

يعمل الرادار على أساس إرسال موجات راديو عالية التردد من هوائي مدمج في مقدمة أو مؤخرة السيارة. عندما تصطدم هذه الموجات بجسم ما – سواء كان سيارة أخرى، مشاة، أو حتى جسم صغير طائر – تنعكس الإشارة إلى جهاز استقبال الرادار في السيارة. يقوم النظام بحساب المسافة بدقة عالية بناءً على الزمن المستغرق بين إرسال الموجة واستلامها مرة أخرى (مبدأ توقيت الرحلة). يتيح اختلاف التردد في الإشارة المنعكسة للنظام حساب سرعة الجسم واتجاه حركته أيضاً.

يتراوح الطول الموجي لرادارات السيارات عمومًا بين 30 سنتيمتر و3 مليمترات، ما يجعلها قادرة على تغطية مسافات طويلة نسبياً وتوفير قدرة كشف جيدة في ظروف جوية صعبة. يتم التحكم في زاوية تغطية الرادار عبر تصميم الهوائي، وغالباً يكون للسيارة الحديثة رادارات بزاوية كشف تقارب 90 درجة أو أقل للمراقبة الأمامية أو الخلفية.

مميزات الرادار

• تكلفة منخفضة وسهولة التكامل مع أنظمة السيارات المختلفة.
• أداء ممتاز في الظروف المناخية السيئة مثل المطر الشديد أو الضباب أو العواصف الغبارية.
• قدرة عالية على قياس السرعة النسبية للأجسام المتحركة بدقة متناهية.
• تغطية جيدة لمسافات طويلة، ما يعزز سلامة القيادة على الطرق السريعة.
• حجم صغير وسهولة التثبيت في أي مكان من هيكل السيارة تقريباً.

يكمن التفوق العملي للرادار في ملاءمته للبيئات الصعبة، خصوصاً في المملكة العربية السعودية ودول الخليج، حيث ينتشر الغبار والضباب الكثيف في أوقات عدة من السنة. إذ يستطيع الرادار التعرف على المركبات والمخاطر حتى في حال تدنّي الرؤية الميدانية بشكل كبير.

عيوب الرادار

• دقة نسبية محدودة في تحديد هوية الأجسام، فقد لا يفرّق جيدًا بين جسم صغير طائر وسيارة أو دراجة.
• محدودية الدقة الجانبية (ضعف القدرة على رسم خريطة ثلاثية الأبعاد دقيقة للتضاريس المحيطة أو تمييز التفاصيل الدقيقة للأجسام).
• قد يؤدي ضعف تمييز الأجسام أحيانًا إلى تصرفات خاطئة (مثل كبح مفاجئ بسبب خطأ في التعرف).
• مجال رؤية تقني محدود عادة مقارنة ببعض حلول الاستشعار الأخرى مثل الليدار (الحد الأقصى عادة بحدود 90 درجة).
• دقة زاوية محدودة (تقريباً 1 درجة) تجعل من الصعب على النظام التمييز بين أجسام قريبة من بعضها.

هذه العيوب تعني أن الرادار يحتاج غالباً إلى دعم من أنظمة استشعار أخرى (كاميرات أو ليدار) لتعزيز الدقة وتغطية جميع السيناريوهات الممكنة.

استخدامات الرادار في السيارات

• نظام التحكم التكيفي في السرعة (Adaptive Cruise Control)، حيث يحافظ على مسافة آمنة بين السيارات بشكل أوتوماتيكي.
• التحذير من التصادم الأمامي وفرملة الطوارئ التلقائية.
• رصد النقطة العمياء (Blind Spot Detection) وتنبيهات المرور الخلفي المتقاطع.
• دعم أنظمة المساعدة في الركن عبر كشف الأجسام حول السيارة.
• التحذير من مغادرة المسار أو الاصطدام عند الرجوع للخلف.

تتعدد استعمالات الرادار في السيارات الحديثة وتحقق فعالية عالية خصوصاً عند تكاملها مع الكاميرات ومستشعرات أخرى لضمان قيادة أكثر أماناً وثقة.

تصفح أيضًا: كيف يعمل الذكاء الإصطناعي في السيارات ذاتية القيادة

ما هو الليدار وكيف يعمل في السيارات؟

الليدار (LiDAR) عبارة عن تقنية استشعار متقدمة تستخدم أشعة الليزر لرسم خريطة ثلاثية الأبعاد دقيقة للمحيط المباشر حول السيارة. اكتسب الليدار شهرة واسعة مؤخراً بفضل انتشاره في سيارات الاختبار الذاتي المتقدمة وأنظمة القيادة الذاتية، لما يوفره من معلومات هندسية دقيقة حول الأجسام والثوابت والحركة، مما يصعب على الأنظمة التقليدية تحقيقه بنفس الدقة.

كلمة LiDAR تمثل اختصاراً لعبارة “Light Detection and Ranging” أي “الكشف عن الضوء وتحديد المدى”، حيث تعتمد التقنية على إرسال إشارة ضوئية عالية التردد (أشعة الليزر)، واستقبال الانعكاس الذي يرتد من الأجسام لتحديد موقعها وحجمها بدقة بالغة.

آلية عمل الليدار

يبدأ عمل الليدار من خلال جهاز يطلق نبضات ليزر سريعة جداً ذات أشعة تحت حمراء نحو محيط السيارة. عندما تصطدم هذه النبضات بأي جسم (سيارة، مشاة، أعمدة …)، ترتد الإشارة إلى جهاز الاستقبال داخل حسّاس الليدار. بحساب الوقت المستغرق للعودة، يمكن للنظام رسم خريطة دقيقة لتموضع هذه الأجسام حول السيارة.

يتيح دوران الليدار بزاوية 360 درجة – غالباً من خلال مرآة دوارة أو آلية ميكانيكية – مسح البيئة بالكامل، لينتج عن ذلك “سحابة نقطية” (Point Cloud) ثلاثية الأبعاد تستخدمها برمجيات السيارة لفهم شكل وتوزيع الكائنات المحيطة في الوقت الحقيقي. دقة الليدار عالية جداً، إذ تستطيع أنظمة الليدار الحديثة – مثل أنظمة Yellowscan – تمييز ارتفاع أو انخفاض بضعة سنتيمترات فقط على مسافة 100 متر تقريبًا.

مميزات الليدار

• دقة متناهية في تمييز وتحديد موقع وشكل الأجسام، بما في ذلك فرز المشاة والدراجات عن السيارات والشاحنات والأرصفة.
• رسم خريطة ثلاثية الأبعاد غنية التفاصيل للمحيط، ما يعزز من قدرة أنظمة القيادة الذاتية على التحليل الآمن لاتجاهات الحركة.
• مجال رؤية شامل يصل إلى 360 درجة (حسب نوع الجهاز)، مما يغطي جميع زوايا السيارة.
• قدرة فائقة على تمييز التفاصيل الدقيقة مثل الأسلاك أو أعمدة الإنارة أو الحواجز الصغيرة.
• دقة زاوية عالية (حتى 0.1 درجة)، ما يمكن النظام من الفصل الدقيق بين الأجسام حتى لو كانت متقاربة جداً.

هذه القدرات تجعل الليدار الحل المثالي عندما تكون الحاجة لإتخاذ قرارات معقدة في الوقت الفعلي مثل التوقف الطارئ، تجنب الاصطدام، وتحليل المشهد الهندسي بدقة عالية كما تتطلبه السيارات الذاتية القيادة.

عيوب الليدار

• حساسية عالية تجاه الظروف الجوية السيئة؛ إذ يتأثر أداؤه بشكل ملحوظ في وجود المطر أو الضباب اللذين يؤديان إلى تشتيت شعاع الليزر.
• تكلفة مرتفعة للغاية مقارنة بالرادار (يصل الفرق إلى ثلاثة أو خمسة أضعاف في أنظمة المسافات البعيدة).
• اعتماده على أشعة الليزر يجعل دمجه مع بعض الأنظمة محظورًا أو مقيّدًا تبعًا للمعايير التنظيمية في بعض البلدان.
• بحاجة لطاقة أعلى وأنظمة تبريد خاصة في بعض التصميمات، مما قد يؤثر في كفاءة السيارة واستهلاك الطاقة.
• قد تعاني بعض أنواعه من مشاكل في الاستمرارية أو العمر الافتراضي نتيجة الحركة الميكانيكية للمرآة الدوارة.

رغم تفوقه التقني، إلا أن التحديات المرتبطة بتكلفة الليدار ومرونته في جميع الظروف المناخية تضعه أمام تحديات كبيرة لتعميمه في جميع السيارات على المدى القصير.

تصفح أيضًا: أفضل أنواع سيارات ذاتية القيادة في العالم

الفرق التقني بين الرادار والليدار

يتمحور الاختلاف الجوهري بين تقنيتي الرادار والليدار حول نوع الموجة المستخدمة والدقة النهائية في تحديد الأجسام. من الناحية الفيزيائية، يستخدم الرادار موجات الراديو بينما يعتمد الليدار على النبضات الضوئية (أشعة ليزر تحت الحمراء غالبًا). ينعكس هذا مباشرة على خصائص الاستشعار من حيث المدى، الدقة، وسرعة الاستجابة.

• الطول الموجي: الرادار يتراوح بين 30 سم إلى 3 مم، أما الليدار فيعمل عادة عند أطوال موجية أقل من ميكرومتر واحد. هذا الفارق يُمَكّن الليدار من رسم خرائط تفصيلية بدقة كبيرة بينما يمنح الرادار قدرة على اختراق الأوساط الممطرة أو الغبارية.
• الدقة: يُحقّق الليدار دقة جانبية تصل إلى عدة سنتيمترات على مسافات 100 متر، أما الرادار فدقته بعدة أمتار في نفس المسافة.
• تأثر الأداء بالظروف الجوية: الرادار يمكنه العمل في معظم الحالات المناخية، بينما تتأثر إشارات الليدار كثيراً بالمطر أو الضباب.
• مجال الرؤية: يغطي الليدار مجال رؤية قد يصل إلى 360 درجة، بينما يغطي الرادار عادة زاوية أقل (حتى 90 درجة).
• التكلفة والحجم: الرادار أقل تكلفة وأسهل في التصنيع والدمج، أمام الليدار فلا يزال مرتفع التكلفة ويدفع تكلفة أعلى عند زيادة الدقة والمدى.
• رفع التفاصيل: يمكن لليدار تمييز اختلافات طفيفة جداً بين الأسطح أو الأجسام المتقاربة، في حين أن الرادار عاجز عن التفريق الدقيق بين أجسام صغيرة متلاصقة.
• استخدامات أمثل: يُوظَّف الرادار للمهام التطبيقيّة الكسولة مثل الفرملة الطارئة والتحكم في السرعة، أما الليدار فهو أساس القرارات المعقدة للقيادة الذاتية ورسم الخرائط الدقيقة.

هذه الاختلافات تؤكد أن كلا التقنيتين مكملتان لبعضهما ولا يمكن حالياً الاعتماد على واحدة دون الأخرى للوصول إلى قيادة آمنة ومستقرة فعلاً، خاصة عند البحث عن الاستقلالية الكاملة في أنظمة القيادة الذاتية المستقبلية.

دور الرادار والليدار في القيادة الذاتية

تشكل تقنيتا الرادار والليدار ركيزة أساسية لتطور تكنولوجيا السيارات الذاتية القيادة. فهما لا يقومان فقط باستشعار الأجسام، بل يدعمان سوياً ركيزة التفاعل الفوري، الدقيق، والآمن مع بيئة متغيرة باستمرار. مع زيادة تعقيد أنظمة القيادة الذاتية من المستوى الثاني إلى المستوى الثالث والرابع (ويشمل ذلك تسليم التحكم للحاسوب في ظروف معينة)، يصبح دمج البيانات الواردة من الرادار والليدار حلاً لا غنى عنه.

في المستويات الأولى والثانية من الاستقلالية، تُعتمد تطبيقات الرادار في الأمان والتحذير والتنبيه، مثل التحكم الذكي بالمسرعات والكبح أو رصد وجود أجسام في مناطق غير مرئية للسائق. بينما، ومع الوصول إلى المستوى الثالث، حيث تُسلّم القيادة بشكل مشروط إلى الكمبيوتر، يصبح من الضروري امتلاك خريطة دقيقة ثلاثية الأبعاد لحركة ومواضع جميع الكائنات من حول السيارة بدقة زمنية آنية، وهو ما يبرع فيه الليدار.

دمج أنظمة الرادار مع الليدار والكاميرات (تقنية دمج الحساسات أو Sensor Fusion) يتيح للسيارات رسم صورة شاملة ودقيقة للعالم حولها، حيث يتم تعويض نقاط ضعف كل نظام بنقاط القوة من الآخر. الرادار يحافظ على فعاليته في الطقس السيئ أو الظلام الدامس، بينما يتولى الليدار المهام الدقيقة في ظروف الإضاءة الجيدة والأجواء المستقرة، خاصة لاكتشاف المشاة وتحديد تفاصيل العناصر الصغيرة على الطريق.

بحلول عام 2030، من المتوقع أن يزيد عدد السيارات الذاتية القيادة في العالم إلى ما بين 8 إلى 17 مليون مركبة، مدفوعة بتطور تقنيات الاستشعار عن بعد التي يمثل الرادار والليدار عمادها الأساسي. ومع ذلك، ستظل القيادة الذاتية متأثرة بجوانب مثل التكلفة، رغبة الحكومات في الترخيص، ونضج حلول الدمج بين جميع الحساسات المتوفرة.

هل سيتفوق الرادار على الليدار مستقبلًا؟

شهدت السنوات الأخيرة تطوراً ملحوظاً في تقنية الرادار، وهو ما أدى إلى تقليص الفجوة التي كانت تفصله عن الليدار من ناحية الدقة. الرادار الحديث يعتمد على تقنيات الهوائيات المصفوفة (MIMO)، ويوفر قدرات تصوير “سحابية نقطية” شبه مشابهة لتقنية الليدار. كما أن دقة القياس الزاوي أصبحت تقارب 0.11 درجة، أي ما يقترب كثيراً من الليدار في جوانب معينة.

لكن على الرغم من تقليص فجوة الأداء، لا يزال الليدار يحتفظ بتفوق في التفاصيل والدقة العالية لرسم الخرائط ثلاثية الأبعاد، فيما يحتفظ الرادار بالتفوق في التكلفة والاعتمادية في الظروف الصعبة. ومع استمرار انخفاض تكلفة الليدار وتحسن أداء الرادار، باتت المنافسة شرسة بين التقنيتين، إلا أن الإستراتيجية الرائجة الآن تتجه نحو استخدام دمج الحساسات لتحقيق أفضل نتيجة.

في بعض التطبيقات المستقبلية مثل سيارات الأجرة الذاتية التي تعمل بشكل رئيسي في المدن بسرعات منخفضة، وبفضل انخفاض تكلفة الرادار، قد نرى اعتمادًا متزايدًا على رادارات عالية الدقة مدعومة بالكاميرا. في المقابل، ستحتفظ القيادة الذاتية على الطرق السريعة والمركبات المتقدمة بوجود الليدار كحل رئيسي إلى جانب الرادار.

أما تَفَوُّق الرادار الكامل على الليدار في المدى الطويل، فهو أمر يعتمد على مدى مواصلة الابتكار في تقنيات تصوير الرادار وتخفيض تكلفة الليدار، إلا أن السيناريو الأقرب للواقع، حسب توجهات كبرى الشركات، هو استمرار حالة التكامل بين التقنيتين لعقد قادم على الأقل.

الخلاصة: من الأفضل، الرادار أم الليدار؟

لا يمكن القول ببساطة إن أحد النظامين يتفوق بشكل مطلق على الآخر، فكل تقنية تحمل نقاط قوة وضعف تجعلها أكثر ملاءمة لحالات استخدام محددة. الرادار يوفر موثوقية عالية في أصعب الظروف الجوية وبتكلفة منخفضة، لكنه محدود الدقة الجانبية وغير قادر على رسم تضاريس معقدة أو التمييز الدقيق بين الأجسام المتقاربة. في المقابل، يتميز الليدار بدقة خرافية وقدرة على رسم صور ثلاثية الأبعاد دقيقة، مع مجال رؤية مثالي يصل أحيانًا إلى 360 درجة، مما يجعله المصدر الأفضل للتحكم الدقيق في القيادة الذاتية عالية التطور.

لكن يبقى التحدي في تكاليف الليدار وسلبيته في حالات المطر والضباب. لذا، الحل الأمثل لكبرى شركات السيارات في الفترة الراهنة هو اللجوء إلى “دمج الحساسات” للاستفادة من جميع الميزات التكاملية بين الرادار، الليدار، والكاميرات، ومنح السيارة رؤية هندسية وفنية لا يتوفر لها بديل في نظام واحد فقط.

أما بالنسبة للسيارات التي تستهدف المستهلك العام في أسواق الشرق الأوسط أو الأسواق ذات الميزانيات المتوسطة، فقد يظل اعتماد الرادار أو التقنيات المختلطة الخيار الأكثر انتشاراً حتى تنخفض تكلفة الليدار إلى المستوى المطلوب، وتتوفر حلول جديدة أكثر مرونة في ظروف الطقس المختلفة.

أسئلة شائعة

هل يمكن للسيارات الحديثة الاعتماد فقط على الرادار دون الليدار للقيادة الذاتية؟

لا، رغم تقدم الرادار وإمكانياته في كشف الأجسام بسرعة ودقة معقولة، إلا أن غياب الدقة في رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد وتمييز الأجسام المتقاربة يجعل الاعتماد عليه وحده في القيادة الذاتية المتقدمة غير كافٍ. الأنظمة الحديثة تسعى دائماً إلى دمج الرادار مع الليدار والكاميرات لتحقيق المستوى المطلوب من السلامة والدقة في القيادة الذاتية.

لماذا يعتبر الليدار ضرورياً في بعض سيارات القيادة الذاتية؟

تكمن أهمية الليدار في دقته الفائقة وقدرته على رسم خريطة ثلاثية الأبعاد دقيقة لمحيط السيارة، وهو أمر حيوي للقرارات المعقدة أثناء القيادة الذاتية، مثل اكتشاف المشاة، التوقف الطارئ، وتجنب العقبات المفاجئة بدقة عالية وبرؤية شاملة دون أخطاء في التمييز بين العناصر المتقاربة جداً.

ما هو دور الرادار في أنظمة مساعدة السائق الشائعة؟

يعتبر الرادار العنصر الأساسي لكشف المركبات والمخاطر في ظروف الرؤية المنخفضة، ما يمكّنه من رصد السيارة الأمامية، قياس سرعتها، والفرملة تلقائياً إذا استدعى الأمر. كذلك، يراقب الرادار النقاط العمياء وينبه السائق عند دخول جسم إلى هذه المناطق، وذلك بفضل مجال رؤيته الواسع وقدرته على كشف الأجسام المتحركة.

كيف تؤثر الأحوال الجوية على أداء كل من الرادار والليدار؟

يتفوق الرادار بوضوح في الأداء خلال الظروف الجوية السيئة مثل المطر أو الضباب الكثيف؛ إذ تمر موجات الراديو من خلال قطرات الماء أو جزيئات الغبار دون أن تتشتت كثيراً. أما الليدار فيتأثر أداؤه بشكل واضح، حيث يضعف الشعاع أو يتشتت بفعل الضباب أو الأمطار، ما يؤدي إلى تخفيض دقة الاستشعار أو ظهور مناطق ميتة حول السيارة.

ما هو مدى انتشار تقنيتي الرادار والليدار في السيارات المطروحة اليوم؟

الرادار أصبح جزءاً أساسياً من الأنظمة المساعدة للسائق في معظم السيارات المتوسطة والفاخرة المتوفرة بالأسواق. أما الليدار، فما زال انتشاره محدوداً نسبياً بسبب تكلفته العالية.

كيف يدعم دمج الحساسات (Sensor Fusion) موثوقية أنظمة القيادة الذاتية؟

يدمج نظام Sensor Fusion بيانات الرادار، الليدار، والكاميرات، ليؤسس صورة دقيقة، موثوقة وشاملة للمحيط. هكذا تتم الاستفادة من نقاط القوة لدى كل تقنية – مثل دقة الليدار واعتمادية الرادار في الطقس السيئ – والتقليل من سلبياتها.

كيف تساهم الكاميرات في دعم أداء الرادار والليدار في أنظمة السيارة الحديثة؟

الكاميرات تكمّل عمل كل من الرادار والليدار عبر توفير معلومات بصرية لونية لا يستطيعان رصدها، مثل قراءة اللافتات، تمييز إشارات المرور، وتحليل اتجاهات حركة المشاة.

وفي الختام، وفي ظل التطور المتسارع لتقنيات السيارات الذكية، يتضح أن المقارنة بين الرادار والليدار ليست صراع تفوّق بقدر ما هي تكامل أدوار. فالرادار يبرع في الاعتمادية والتكلفة المنخفضة والعمل بكفاءة في أصعب الظروف الجوية، بينما يقدّم الليدار دقة استثنائية وقدرة فائقة على رسم خرائط ثلاثية الأبعاد تفصيلية، وهي عناصر حاسمة للقيادة الذاتية المتقدمة.

ومع أن الليدار يتفوق تقنيًا في تحليل البيئة المحيطة، إلا أن تحديات التكلفة والتأثر بالطقس لا تزال تحدّ من انتشاره الواسع، في حين يواصل الرادار تطوره لسد فجوة الدقة بفضل التقنيات الحديثة مثل MIMO. لذلك، تتجه كبرى شركات السيارات اليوم إلى اعتماد دمج الحساسات (Sensor Fusion) كحل واقعي وفعّال يجمع بين قوة الرادار، دقة الليدار، ومرونة الكاميرات.

الخلاصة أن مستقبل القيادة الذاتية لا يعتمد على اختيار تقنية واحدة، بل على التناغم الذكي بين جميع أنظمة الاستشعار لتحقيق أعلى مستويات الأمان، الدقة، والموثوقية. ومع استمرار الابتكار وانخفاض التكاليف، سيظل الرادار والليدار معًا حجر الأساس في رسم طريق السيارات نحو الاستقلالية الكاملة.