Революционное 1000-кратное обновление до беспилотных датчиков глубины автомобиля повышает безопасность

• Исследователи разрабатывают новый подход, который повышает разрешение времяпролетных датчиков глубины в тысячу раз.
• Он использует идеи интерферометрии и лидара, которые позволяют захватывать объекты с более высоким разрешением.
• Система имеет разрешение по глубине 3 микрометра на расстоянии 2 метра.

Эволюция беспилотных автомобилей уже здесь, и на передний план выходят такие крупные игроки, как Google и Tesla. Однако эта технология связана со многими проблемами безопасности. Например, что будут делать алгоритмы, если они внезапно обнаружат животное впереди движущейся машины:позаботятся ли они о животном или сначала спасут вас? Кроме того, беспилотные автомобили не могут нормально работать во время сильного дождя, что ставит под вопрос, какую роль придется играть водителям в случае сбоя технологии.

Недавнее исследование Массачусетского технологического института пытается решить некоторые проблемы, связанные с технологией беспилотного вождения. Они разработали новый метод точного измерения расстояний в тумане, который в несколько раз лучше современных сенсорных технологий.

Новые датчики глубины в сочетании с эффективным вычислительным методом повышают разрешение времяпролетных датчиков глубины в тысячу раз. Именно такое разрешение позволяет легко обнаруживать объекты в тумане и повышать безопасность беспилотных автомобилей.

Диапазон обзора

Существующая технология достаточна для интеллектуальной системы помощи при парковке (IPAS) и систем обнаружения столкновений. Они имеют разрешение по глубине 1 сантиметр на расстоянии 2 метра. Разрешение экспоненциально уменьшается с увеличением дальности. В худшем случае это может даже привести к гибели людей.

Новая времяпролетная система имеет разрешение по глубине 3 микрометра на той же дальности 2 метра. Ведущий исследователь Ачута Кадамби провел несколько испытаний, в ходе которых он передавал световой сигнал по полукилометровому оптическому волокну (с унифицированными космическими фильтрами), чтобы имитировать снижение мощности, наблюдаемое на больших расстояниях. Он обнаружил, что система по-прежнему может достигать разрешения по глубине всего лишь в 1 сантиметр на расстоянии полкилометра.

Как это работает?

Два фактора, определяющие разрешение системы, — это длина светового импульса и скорость обнаружения.

Зажигается очень короткая вспышка света, и камера рассчитывает время, необходимое свету для возвращения. Время показывает, как далеко находится объект.
Скорость обнаружения относится к модулятору, который включает и выключает световой луч. Существующие детекторы могут выполнять примерно 100 миллионов вычислений в секунду, что ограничивает разрешение системы сантиметровой глубиной.



В новой системе используются идеи интерферометрии. и ЛИДАР которые позволяют снимать объекты с более высоким разрешением.

Интерферометрия означает разделение светового луча на две равные части, при этом одна часть направляется на сцену, а другая продолжает циркулировать локально. Отраженный луч затем объединяется с локально циркулирующим. Разность фаз этих двух лучей показывает точное расстояние до объекта.

С другой стороны, технология LIDAR (обнаружение света и определение дальности) позволяет медленным камерам отображать высокочастотные данные (сигналы полосы пропускания ГГц).

Каскадный лидар с использованием тактовых заметок

Времяпролетный имидж-сканер изображений человека на частотах 1 ГГц, 500 МГц и 120 МГц

Ссылка:Медиа-лаборатория Массачусетского технологического института | 10.1109/access.2017.2775138

Битовые ноты обычно представляют собой низкочастотный звук, который может быть обнаружен оборудованием с низкой пропускной способностью. Например, если одно устройство воспроизводит высоту 330 Гц, а другое — 300 Гц, разностная частота, то есть 30 Гц, является нотой доли.

Та же концепция применяется к модулированным световым лучам, где интерференция двух лучей (в ГГц) приводит к появлению ноты биений на частоте Гц. Ритм содержит все необходимые данные для измерения расстояния.

По сути, это похоже на выключение и включение фонарика миллионы раз за одну секунду, только делается это электронным, а не оптическим способом.

Низкочастотные системы могут нормально работать в тумане, поскольку он рассеивает свет. Поскольку фазовый сдвиг намного выше по сравнению с частотой сигнала в оптических системах ГГц, они гораздо лучше компенсируют туман по сравнению с системами МГц.

Другие приложения

Читайте:Электромобили с твердотельным аккумулятором смогут проехать 500 миль к 2024 году

Исследователи продемонстрировали контроль длины пути минимум на уровне почти 3 микрометров, что составляет примерно 1/10 ширины человеческого волоса. Такая высокая точность может обеспечить инверсию рассеяния, что позволит врачам и исследователям глубже проникать в ткани, используя спектры видимого света.

Роботы могли бы перемещаться по фруктовому саду, а не просто составлять карту топологии. И да, большая часть потенциально широкого спектра реализаций будет осуществляться в реальном времени.