LiDAR vytváří 3D obraz okolí
Autonomní vozidla potřebují neustále zjišťovat, co se kolem nich nachází a jak daleko jsou jednotlivé objekty. Jedním ze systémů, které jim s tím pomáhají, je LiDAR. Do okolí vysílá pulzy infračerveného světla a podle doby jejich návratu dokáže určit vzdálenost od překážek. Z naměřených údajů následně vzniká trojrozměrná mapa, podle které může vůz rozpoznávat ostatní auta, chodce nebo další překážky.
Tradiční LiDARy musí světelný paprsek postupně nasměrovat do různých částí okolí. K tomu mohou využívat mechanické systémy, které fyzicky mění směr vysílaného světla a umožňují senzoru postupně skenovat scénu. Nevýhodou jsou právě pohyblivé součásti, kvůli kterým bývají tyto LiDARy rozměrnější a dražší a jejich spolehlivost může postupem času klesat.
Zdroj: ChatGPT (vygenerováno pomocí AI)
Alternativou jsou fotonické čipy
Tyto nedostatky mají odstranit LiDARy založené na křemíkové fotonice. Místo mechanického pohybu využívají soustavu optických antén integrovaných přímo na čipu. Změnou fáze světla přiváděného k jednotlivým anténám lze měnit úhel výsledného paprsku a systém tak dokáže postupně skenovat okolí elektronicky bez pohyblivých součástí. Výsledné senzory mohou být kompaktnější, levnější a odolnější.
Také toto řešení má ale vlastní omezení. Aby mohl systém sledovat co nejširší část okolí, musí být jednotlivé optické antény umístěné velmi blízko sebe. V takovém případě se však začnou vzájemně ovlivňovat a zhoršují kvalitu výsledného paprsku. Pokud se naopak jejich rozestupy zvětší, vznikají nežádoucí kopie hlavního paprsku, které omezují zorné pole a mohou vést k chybnému vyhodnocení okolí. Právě tento problém se nyní podařilo výrazně omezit výzkumníkům z MIT.
Mohlo by vás zajímat
Antény se vzájemně téměř neovlivňují
Namísto soustavy stejných antén navrhli tři odlišné varianty, které se na čipu pravidelně střídají. Liší se svou geometrií a způsobem, jakým se v nich světlo šíří, zároveň ale vyzařují světlo se stejnými potřebnými vlastnostmi. Díky rozdílné konstrukci se sousední antény téměř přestaly vzájemně ovlivňovat, přestože je bylo možné umístit velmi blízko sebe. V experimentu klesla jejich vzájemná vazba z přibližně 100 % u běžného uspořádání na zhruba jedno procento.
Nové řešení by teoreticky mohlo rozšířit zorné pole až na 180 stupňů. Výzkumníci vyrobili prototyp se 16 anténami a jeho možnosti ověřili při praktických testech. Zorné pole se jim zatím podařilo rozšířit na 60 stupňů, aniž by vznikaly nežádoucí vedlejší paprsky. Na technologii proto chtějí dále pracovat a postupně se přiblížit k plnému rozsahu, který nová konstrukce umožňuje.
Zdroj: Chip.pl, Nature Communications
3 foto
