當(dāng)前，大部分自動駕駛測試車輛上的激光雷達(dá)系統(tǒng)都采用了機(jī)械掃描式激光雷達(dá)方案，但是，機(jī)械掃描方案的可靠性差且成本較高。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，美國非盈利性研發(fā)組織Draper近日發(fā)布了一種采用全數(shù)字MEMS光開關(guān)進(jìn)行光束轉(zhuǎn)向的芯片級激光雷達(dá)。
Draper負(fù)責(zé)芯片級激光雷達(dá)（LiDAR-on-a-Chip）開發(fā)的兩位研究人員，左為Draper量子技術(shù)及光子系統(tǒng)研究員Steven Spector，右為Draper傳感器及成像系統(tǒng)研究員Daniel Goldman
Draper的全數(shù)字MEMS開關(guān)技術(shù)相比依賴模擬光束轉(zhuǎn)向的競爭性固態(tài)方案具有很多優(yōu)勢，為惡劣的汽車應(yīng)用環(huán)境提供了魯棒性。此外，Draper創(chuàng)新的將光開關(guān)、MEMS和集成光子器件全部整合在一顆單芯片上，使其在探測距離和分辨率上也優(yōu)于當(dāng)前的競爭產(chǎn)品。
Draper新型MEMS光束轉(zhuǎn)向芯片級激光雷達(dá)，旨在使自動駕駛汽車能夠看得更遠(yuǎn)
Draper成功打造的這種高分辨率固態(tài)激光雷達(dá)可以在50米處對物體進(jìn)行成像，距離探測可達(dá)數(shù)百米，同時提供了小于0.1度的角分辨率。不僅如此，Draper還展示了損耗低至1dB/cm的低損耗波導(dǎo)，以及壽命超過100億個周期的MEMS光開關(guān)。據(jù)麥姆斯咨詢此前報(bào)道，Draper曾宣稱這款固態(tài)激光雷達(dá)傳感器在規(guī)模量產(chǎn)后，成本預(yù)計(jì)僅需50美元。
采用Draper的激光雷達(dá)技術(shù)，激光通過光開關(guān)矩陣發(fā)射并通過相同的光開關(guān)收集，幾乎不會收集到環(huán)境光，因此使其實(shí)現(xiàn)了更高的信噪比。
“Draper在光束轉(zhuǎn)向方面擁有多種技術(shù)積累，包括光學(xué)相控陣。但是，我們認(rèn)為MEMS光開關(guān)在滿足性能要求的同時，更簡單更易部署。”Draper無人駕駛汽車項(xiàng)目經(jīng)理Sabrina Mansur說，“如果要在指定位置對目標(biāo)進(jìn)行成像，我們只需簡單的啟動相應(yīng)的光開關(guān)，而其他方案則需要依賴精確的模擬轉(zhuǎn)向，這對于汽車應(yīng)用的高熱和振動環(huán)境極具挑戰(zhàn)。”
激光雷達(dá)探測器在遇到雨、雪、濃霧、強(qiáng)光的干擾時，往往會“失明”。Draper的Hemera成像系統(tǒng)通過將生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)和信號處理等技術(shù)與硅光子學(xué)及專有算法等先進(jìn)技術(shù)融合在一起，開發(fā)出了一種旨在增強(qiáng)商用激光雷達(dá)性能的架構(gòu)。
Draper計(jì)算成像系統(tǒng)開發(fā)高級科學(xué)家Joseph Hollmann說：“典型的激光雷達(dá)傳感器可能會被各種散射光子所干擾。Draper開發(fā)了一種激光雷達(dá)探測系統(tǒng)，使其能夠看穿遮蔽物，從而在惡劣天氣下?lián)碛懈玫男阅?。”Hemera成像系統(tǒng)可以從環(huán)境中的各種反射光源中提取信息。使其激光雷達(dá)系統(tǒng)每秒能夠捕捉數(shù)百億個光子，遠(yuǎn)超市面上的大部分激光雷達(dá)系統(tǒng)，后者每秒往往只能探測數(shù)百萬個光子。
Draper的Hemera成像系統(tǒng)旨在增強(qiáng)大部分現(xiàn)有商用激光雷達(dá)。Draper通過與汽車廠商積極合作開發(fā)自動駕駛系統(tǒng)，幫助他們將Hemera添加到現(xiàn)有的激光雷達(dá)系統(tǒng)中。
Draper的MEMS芯片級激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)可以提供許可，進(jìn)一步拓寬了Draper不斷增長的自動駕駛系統(tǒng)和自動駕駛汽車功能組合。其產(chǎn)品組合包括提供厘米級定位精度的MEMS陀螺儀——Draper APEX陀螺儀，以及全天候激光雷達(dá)技術(shù)Hemera，該技術(shù)與大多數(shù)激光雷達(dá)系統(tǒng)兼容。
關(guān)于Draper
Draper是一家美國非盈利性研發(fā)組織，總部位于美國馬薩諸塞州的劍橋，其官方名為“The Charles Stark Draper Laboratory, Inc”。該研究組織專長于設(shè)計(jì)、開發(fā)并應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)解決方案，以解決國家安全、太空探索、健康醫(yī)療和能源領(lǐng)域的各種問題。
Draper早期主要為美國國防部和NASA（美國宇航局）專注于開發(fā)和早期應(yīng)用先進(jìn)的制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制（GNC）系統(tǒng)。Draper的研究成果包括：為海下發(fā)射的彈道導(dǎo)彈設(shè)計(jì)和開發(fā)的精確、可靠的制導(dǎo)系統(tǒng)，以及引導(dǎo)Apollo登月和返航應(yīng)用的Apollo制導(dǎo)計(jì)算機(jī)等。Draper為商用和軍用飛機(jī)、潛艇、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、宇宙飛船及無人駕駛汽車應(yīng)用的GNC系統(tǒng)慣性傳感器、軟件以及其它系統(tǒng)的開發(fā)作出了重要貢獻(xiàn)。
