Cara Kerja LiDAR dan Produk Utama — Livox, Velodyne, Hesai

LiDAR (Light Detection and Ranging) mengukur waktu yang dibutuhkan cahaya laser yang dipancarkan untuk memantul dari suatu objek dan kembali (Time of Flight, ToF), kemudian menghitung jarak dari kecepatan cahaya. Jika kamera menangkap "warna dan pola," LiDAR dapat langsung menangkap bentuk 3D objek yang sebenarnya, tidak terpengaruh oleh kondisi pencahayaan — ini adalah kekuatan terbesarnya, dan banyak digunakan untuk persepsi lingkungan sekitar pada kendaraan otonom dan untuk SLAM (simultaneous localization and mapping) dalam robotika. Bidang ini dipelopori oleh Velodyne dari Amerika, didorong ke arah biaya yang lebih rendah oleh Livox (anak perusahaan DJI), dan sekarang melihat Hesai dan RoboSense dari Tiongkok masuk ke jajaran terdepan dalam skala produksi massal — pasar yang keseimbangan kekuatannya telah bergeser secara dramatis dalam waktu sedikit lebih dari satu dekade.

Keluarga Velodyne Alpha Prime / Ultra Puck / Puck

Livox Mid-40 / Horizon / Tele-15

Gambar: Velodyne Keluarga Sensor Lidar Alpha Prime Ultra Puck Puck (APJarvis, CC BY-SA 4.0) / Livox Mid-40, Livox Horizon, dan Livox Tele-15 (Dllu, CC BY-SA 4.0), keduanya dari Wikimedia Commons. Ini bukan model terbaru spesifik yang dibandingkan dalam teks (VLP-16, Mid-360S) tetapi contoh representatif dari lini produk masing-masing perusahaan.

Prinsip: menghitung mundur jarak dari waktu tempuh bolak-balik cahaya

Prinsip dasar LiDAR sederhana. Ia menembakkan pulsa laser, mengukur waktu yang dibutuhkan untuk memantul dari suatu objek dan kembali, dan menghitung mundur jarak dari kecepatan cahaya (m/s).

Pembagian dengan dua memperhitungkan pulsa yang menempuh jarak ke target dan kembali. Karena kecepatan cahaya sangat cepat, perbedaan waktu ini harus diukur dalam orde nanodetik (seper miliar detik) — misalnya, waktu tempuh bolak-balik ke objek yang berjarak 10m hanya sekitar 67 nanodetik, dan pengukuran waktu ultra-cepat inilah yang membuat LiDAR secara teknis sulit. Ada dua pendekatan utama: dToF (Direct Time of Flight), yang mengukur waktu tempuh bolak-balik pulsa secara langsung, dan iToF (Indirect Time of Flight, termasuk FMCW), yang memperoleh jarak dari pergeseran fase berkas kontinu termodulasi. Sebagian besar produk jarak jauh untuk penggunaan di luar ruangan menggunakan dToF.

Diagram prinsip LiDAR ToF

Gambar: Concept dari LiDAR (Cartographer3d, CC BY-SA 4.0), Wikimedia Commons.

Metode pemindaian: dari unit putar mekanis hingga desain non-putar (solid-state)

Metode pemindaian LiDAR secara umum terbagi menjadi tiga kategori.

Tipe putar mekanis menumpuk unit pemancar/penerima laser dan memutar seluruh rakitan dengan motor hingga 360 derajat — pendekatan asli yang dipelopori oleh Velodyne. Ia dapat mencakup seluruh lingkungan 360 derajat secara seragam, tetapi bagian-bagian yang bergerak cenderung membuatnya kurang tahan lama dan mahal.

Tipe MEMS adalah pendekatan semi-padat yang memindai laser dengan menggetarkan cermin kecil (cermin MEMS) dengan kecepatan tinggi; bagian-bagian yang bergerak berukuran kecil, sehingga lebih mudah untuk menurunkan biaya. Ini adalah salah satu pendekatan utama untuk LiDAR otomotif yang diproduksi massal, digunakan dalam seri M1 RoboSense dan lainnya.

Non-rotating (pendekatan milik Livox) memutar dua prisma (prisma Risley) dengan kecepatan berbeda untuk mengarahkan laser dalam pola pemindaian berbentuk kelopak yang tidak berulang (kurva rhodonea). Ketika rasio kecepatan rotasi antara kedua prisma mendekati bilangan irasional, lintasan pemindaian secara teoritis tidak pernah menelusuri jalur yang sama, sehingga kepadatan titik awan terus meningkat semakin lama integrasi berlangsung. Karena pola pemindaian lebih sering melintasi bagian tengah bidang pandang daripada bagian tepinya, hal ini menghasilkan distribusi kepadatan yang tidak seragam, lebih padat di tengah daripada di tepi (jarak antar garis di tengah bidang pandang sekitar 0,2 derajat, lebih padat daripada LiDAR 64 garis konvensional). Desain ini menjaga agar bagian yang bergerak tetap ringkas sambil mencapai bidang pandang yang luas, tetapi kepadatan titik awan sesaatnya tertinggal dari desain yang berputar, dan kinerjanya terbatas pada platform yang bergerak cepat yang tidak mampu menanggung waktu integrasi yang lama.

Perbandingan spesifikasi produk utama

Velodyne Puck VLP-16 didefinisikan oleh 16 salurannya (16 garis laser vertikal) yang memberikan resolusi vertikal 2 derajat, dan telah lama menjadi standar de facto dalam pekerjaan pembuktian konsep pengemudian otonom dan robotika. Ouster OS1-128 mewarisi struktur rotasi mekanis Velodyne sambil menambahkan arsitektur "LiDAR digital" milik sendiri (mengintegrasikan laser dan detektor pada proses CMOS) untuk mencapai jumlah saluran yang tinggi dan kepadatan titik awan yang tinggi. Livox Mid-360S mewarisi ketahanan debu/air IP67 dari Mid-360 dan IMU bawaan (ICM-40609) sambil meninjau kembali kinerja deteksi jarak dekat.

Dalam aplikasi otomotif dan industri, Hesai dan RoboSense dari Tiongkok dengan cepat mendapatkan pangsa pasar dengan desain MEMS dan solid-state. Hesai AT128 menggabungkan 128 array VCSEL multi-junction berdaya tinggi dengan 128 detektor fotodioda longsoran dalam desain solid-state hibrida; perangkat ini telah diadopsi oleh program ADAS di beberapa produsen mobil besar, dengan penyebaran kumulatif mencapai beberapa juta unit. RoboSense membagi lini produknya antara seri M1 berbasis MEMS dan E1R yang sepenuhnya solid-state, yang mengkonsumsi daya di bawah 10W, mencakup keandalan kelas otomotif dan biaya rendah untuk robotika. Pada tahun 2026, kapasitas produksi tahunan gabungan industri untuk LiDAR pengemudian otonom telah mencapai sekitar 4 juta unit.

Apa yang Sebenarnya Ada di Balik Industri Ini

Tantangan Besar DARPA melahirkan Velodyne — Kisah asal usul LiDAR, anehnya, dimulai dengan pembuat peralatan audio. David Hall, pendiri Velodyne Acoustics, awalnya bekerja pada teknologi speaker rumahan fidelitas tinggi. Bersaing dalam DARPA Grand Challenge 2004–2005 (balapan kendaraan otonom melintasi 150 mil gurun), ia awalnya mencoba navigasi berbasis kamera stereo, tetapi setelah berdiskusi dengan tim lain, ia beralih ke LiDAR, dan pada tahun 2005 telah membangun LiDAR pandangan sekeliling 360 derajat real-time pertama di dunia, HDL-64, yang memutar 64 laser pada 900 rpm. Pada DARPA Urban Challenge 2007, hampir setiap tim yang menyelesaikan perlombaan memiliki unit Velodyne yang terpasang di atap — "peretasan gurun" ini menjadi peralatan standar seluruh industri pengemudian otonom.

Livox, sebuah perusahaan spin-off dari DJI — Livox didirikan pada tahun 2016 setelah para insinyur di dalam inkubator internal raksasa drone DJI, Program Inovasi Terbuka, mengembangkan metode pemindaian non-repetitif baru. Perusahaan ini bertekad untuk menghadirkan LiDAR berkualitas tinggi, berbiaya rendah, dan andal di berbagai aplikasi otomotif, kota pintar, survei, dan robotika bergerak. Sejak meluncurkan seri Mid pada Januari 2019, perusahaan ini telah melayani lebih dari 1.500 pelanggan di lebih dari 26 negara dan wilayah. Produk ini juga dijual melalui saluran ritel DJI Store yang berorientasi konsumen — jalur distribusi yang tidak biasa untuk industri LiDAR.

LiDAR buatan Waymo dan "kemundurannya" — Pada masa-masa awal pengembangan kendaraan otonom, Waymo (saat itu Google) terhambat oleh harga LiDAR siap pakai yang mencapai 75.000 per unit. Mereka kemudian membangun sendiri LiDAR mereka, memulai produksi pada tahun 2011 dan dilaporkan memangkas biaya sekitar sepuluh kali lipat menjadi sekitar7.500. Pada tahun 2019, perusahaan ini mulai menjual LiDAR perimeter yang dipasang di bemper, Laser Bear Honeycomb (FOV vertikal 95°, horizontal 360°), kepada perusahaan-perusahaan di bidang robotika, keamanan, dan pertanian yang tidak bersaing dengan bisnis robotaxi-nya. Namun sekitar tahun 2021, setelah kurang lebih dua setengah tahun penjualan eksternal, penjualan tersebut dihentikan — sebuah contoh betapa sulitnya untuk terus memasok komponen inti teknologi sendiri kepada pihak luar.

Pertempuran hukum Hesai atas penetapan sebagai "perusahaan militer Tiongkok" — Pada tahun 2024, Departemen Pertahanan AS menambahkan Hesai Technology yang berbasis di Shanghai, bersama dengan beberapa perusahaan Tiongkok lainnya, ke dalam daftar "perusahaan militer Tiongkok" (daftar 1260H). Hesai menggugat di pengadilan federal di Washington pada tahun yang sama, dengan alasan bahwa mereka "bukan perusahaan militer" dan bahwa produk mereka hanya untuk penggunaan sipil. Pada Juli 2025, pengadilan distrik menguatkan penetapan Hesai, dan Hesai telah mengajukan banding ke pengadilan banding federal. Ini adalah contoh nyata dari perusahaan Tiongkok dengan pangsa pasar global yang besar di bidang LiDAR otomotif yang terjebak dalam perseteruan geopolitik.

Keruntuhan Luminar–Volvo — Luminar adalah salah satu dari sedikit perusahaan rintisan LiDAR Amerika yang memenangkan kontrak produksi nyata dari produsen mobil, dengan LiDAR sebagai perlengkapan standar pada SUV listrik Volvo EX90 dan sedan ES90. Namun pada akhir tahun 2025, Volvo mengakhiri hubungan tersebut, dengan mengatakan bahwa Luminar gagal memenuhi kewajiban kontraknya, dan mengumumkan akan menghapus LiDAR dari kendaraan tersebut mulai tahun model 2026, membayar kompensasi kepada pemilik yang ada hingga 18.000 kroner Norwegia. Luminar mengajukan perlindungan kebangkrutan Bab 11 pada tanggal 15 Desember tahun itu. Ini adalah salah satu contoh terbesar baru-baru ini tentang kerapuhan keuangan pemasok yang menjadi hambatan bagi tujuan industri yang lebih luas untuk menjadikan LiDAR sebagai perlengkapan standar pada kendaraan otonom.

FAST-LIO dan fusi LiDAR–IMU — Algoritma yang banyak digunakan dan cocok dipadukan dengan LiDAR non-rotasi dan berdaya keluaran frekuensi tinggi seperti Livox Mid-360 adalah FAST-LIO ("A Fast, Robust LiDAR-inertial Odometry Package by Tightly-Coupled Iterated Kalman Filter," arXiv:2010.08196), yang diterbitkan pada tahun 2020 oleh Wei Xu, Fu Zhang, dan kolega di Universitas Hong Kong. Algoritma ini menggabungkan titik fitur LiDAR dengan data IMU melalui filter Kalman iteratif yang terhubung erat, menggunakan formulasi baru yang menghitung gain Kalman berdasarkan dimensi keadaan daripada dimensi pengukuran, sehingga menghasilkan pemrosesan yang jauh lebih cepat daripada metode sebelumnya pada saat itu. Penerusnya pada tahun 2021, FAST-LIO2 (arXiv:2107.06829), berevolusi ke arah pendaftaran awan titik mentah langsung ke peta tanpa ekstraksi fitur, dan digunakan dalam banyak proyek robotika nyata. Penelitian mengenai karakteristik pemindaian dari pendekatan Livox sendiri juga terus bermunculan — misalnya, sebuah makalah yang membandingkan pola pemindaian berulang vs. tidak berulang untuk LiDAR yang dipasang di pinggir jalan (arXiv:2511.00060).

Parameter yang Menentukan Kinerja: Prioritas Bergeser Sesuai dengan Kasus Penggunaan

• Kepadatan titik awan: Penting ketika Anda perlu mendeteksi objek kecil yang jauh (seseorang, tepi penghalang). Kepadatan yang lebih rendah berarti lebih sedikit titik laser yang benar-benar mengenai target, yang menyebabkan deteksi yang terlewatkan. Produk yang ditujukan untuk penggunaan otomotif dan resolusi tinggi semakin melampaui satu juta titik per detik — Hesai AT128 (lebih dari 1,5 juta/detik) dan Ouster OS1-128 (2,62 juta/detik) di antaranya
• FOV (bidang pandang): Robot yang perlu mencakup seluruh lingkungannya dengan satu unit membutuhkan bidang pandang horizontal penuh 360°. Sebaliknya, aplikasi kendaraan yang hanya membutuhkan pemantauan ke depan dapat memprioritaskan kinerja jarak jauh (jangkauan) daripada FOV yang terbatas, seperti pada Hesai AT128 (120° horizontal) atau RoboSense E1R (120° x 90°).
• Jangkauan: Kendaraan yang bergerak lebih cepat membutuhkan jangkauan yang lebih panjang untuk memastikan jarak pengereman yang memadai. Ouster OS2 dengan jangkauan 240m dirancang untuk operasi truk di jalan raya, sedangkan untuk robot yang bergerak lebih lambat, akurasi deteksi jarak dekat cenderung lebih penting.
• Jarak deteksi minimum: Untuk lengan robot yang bekerja sangat dekat dengan suatu rintangan, "zona mati" di mana objek di dekatnya tidak dapat dideteksi sangat berbahaya. Inilah tepatnya poin yang ditangani oleh deteksi jarak dekat Mid-360S yang telah diperbarui.
• Resolusi vertikal: Penting ketika Anda perlu mendeteksi ketidakrataan permukaan yang halus seperti gundukan jalan atau trotoar. Konfigurasi 16-saluran, langkah 2 derajat pada Velodyne Puck VLP-16 adalah desain yang menyeimbangkan resolusi ini dengan biaya.
• Konsumsi daya: Untuk drone dan robot kecil bertenaga baterai, konsumsi daya secara langsung memengaruhi waktu terbang atau pengoperasian. Angka di bawah 10W pada RoboSense E1R adalah nilai desain yang jelas menargetkan kasus penggunaan ini.
• Karakteristik distribusi titik yang berasal dari metode pemindaian itu sendiri: Desain non-rotasi seperti Livox memiliki distribusi yang tidak seragam, lebih padat di tengah FOV daripada di tepi, sehingga akurasi deteksi di pinggiran dapat tertinggal dari desain rotasi. Dalam praktiknya, apakah platform mampu menanggung waktu integrasi yang lama (stasioner atau bergerak lambat vs. bergerak cepat) secara signifikan memengaruhi kinerja di dunia nyata.

Membaca Awan Titik Secara Numerik: Resolusi Waktu dan Sudut

Angka jangkauan dalam lembar data tidak cukup untuk memprediksi bagaimana tampilan LiDAR. Perkiraan pertama variasi jangkauan berasal dari konversi kesalahan waktu menjadi jarak. Jika kesalahan pewaktuan pulsa adalah \sigma_T, simpangan baku jaraknya adalah

Misalnya, \sigma_T=100\,\mathrm{ps} menghasilkan \sigma_D\simeq15\,\mathrm{mm} ketika c\simeq3.0\times10^8\,\mathrm{m/s}. Ini hanya kontribusi pewaktuan internal sensor; reflektivitas, sudut datang, tetesan hujan, multipath, dan kesalahan kalibrasi ekstrinsik ditambahkan secara terpisah.

Resolusi sudut menentukan seberapa jauh titik-titik yang berdekatan tampak pada jarak tertentu. Jika sinar laser yang berdekatan dipisahkan oleh \theta pada jarak D, jarak lateralnya, di bawah perkiraan sudut kecil, adalah

Pada D=10\,\mathrm{m} dan \theta=0.2^\circ, s\simeq35\,\mathrm{mm}. Untuk mendeteksi kutub tipis secara andal, periksa tidak hanya jumlah titik per detik tetapi juga berapa banyak garis pemindaian yang melintasi target dan apakah platform yang bergerak memungkinkan waktu integrasi yang cukup.

Kedua sumber kesalahan ini menyebabkan keputusan desain yang berbeda. Untuk deteksi objek kecil jarak jauh, evaluasi sensitivitas penerima dan resolusi waktu bersama dengan resolusi sudut, periode pemindaian, dan kecepatan kendaraan. Untuk robot dalam ruangan yang lambat, peningkatan jangkauan maksimum mungkin kurang penting daripada jarak deteksi minimum, reflektansi lantai, dan akurasi stempel waktu di driver ROS.

Referensi

• Halaman produk Livox Mid-360S
• Halaman produk Livox Mid-360
• Siaran pers peluncuran Mid-360S (Symphotony)
• Spesifikasi Velodyne VLP-16 (Ouster)
• Halaman produk Ouster OS1
• Halaman produk Ouster OS2
• Halaman produk Hesai AT128
• Halaman produk RoboSense RS-LiDAR-M1
• Ulasan RoboSense E1R (OpenELAB)
• Tren LiDAR CES 2026 (Hesai, RoboSense)
• Dimulai dengan Perlombaan — 16 Tahun LiDAR Velodyne (Velodyne)
• David Hall (Wikipedia)
• Perusahaan spin-off DJI, Livox, menawarkan teknologi lidar baru (SiliconANGLE)
• Waymo mengakhiri penjualan lidar ke perusahaan lain (The Robot Report)
• Membawa lidar perimeter 3D ke mitra (blog Waymo) )
• Pengadilan DC Menegakkan Penunjukan Hesai sebagai 'Perusahaan Militer Tiongkok' (Communications Daily)
• Volvo Mengakhiri Hubungan dengan Luminar, Menghapus Lidar untuk Model 2026 (Jalopnik)
• Volvo Menghapus Lidar untuk Selamanya pada EX90 dan ES90, Membayar Kompensasi Pemilik (Electrek)
• Makalah FAST-LIO (arXiv:2010.08196)
• Makalah FAST-LIO2 (arXiv:2107.06829)
• Pola Pemindaian LiDAR Mana yang Lebih Baik untuk Persepsi di Tepi Jalan (arXiv:2511.00060)