當前，大部分自動駕駛測試車輛上的激光雷達系統(tǒng)都采用了機械掃描式激光雷達方案，但是，機械掃描方案的可靠性差且成本較高。據(jù)麥姆斯咨詢報道，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光開關進行光束轉(zhuǎn)向的芯片級激光雷達。
Draper負責芯片級激光雷達（LiDAR-on-a-Chip）開發(fā)的兩位研究人員，左為Draper量子技術及光子系統(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開關技術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，為惡劣的汽車應用環(huán)境提供了魯棒性。此外，Draper創(chuàng)新的將光開關、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)于當前的競爭產(chǎn)品。
Draper新型MEMS光束轉(zhuǎn)向芯片級激光雷達，旨在使自動駕駛汽車能夠看得更遠
Draper成功打造的這種高分辨率固態(tài)激光雷達可以在50米處對物體進行成像，距離探測可達數(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，以及壽命超過100億個周期的MEMS光開關。據(jù)麥姆斯咨詢此前報道，Draper曾宣稱這款固態(tài)激光雷達傳感器在規(guī)模量產(chǎn)后，成本預計僅需50美元。
采用Draper的激光雷達技術，激光通過光開關矩陣發(fā)射并通過相同的光開關收集，幾乎不會收集到環(huán)境光，因此使其實現(xiàn)了更高的信噪比。
“Draper在光束轉(zhuǎn)向方面擁有多種技術積累，包括光學相控陣。但是，我們認為MEMS光開關在滿足性能要求的同時，更簡單更易部署。”Draper無人駕駛汽車項目經(jīng)理Sabrina Mansur說，“如果要在指定位置對目標進行成像，我們只需簡單的啟動相應的光開關，而其他方案則需要依賴精確的模擬轉(zhuǎn)向，這對于汽車應用的高熱和振動環(huán)境極具挑戰(zhàn)。”
激光雷達探測器在遇到雨、雪、濃霧、強光的干擾時，往往會“失明”。Draper的Hemera成像系統(tǒng)通過將生物醫(yī)學、光學和信號處理等技術與硅光子學及專有算法等先進技術融合在一起，開發(fā)出了一種旨在增強商用激光雷達性能的架構(gòu)。
Draper計算成像系統(tǒng)開發(fā)高級科學家Joseph Hollmann說：“典型的激光雷達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)碛懈玫男阅堋！盚emera成像系統(tǒng)可以從環(huán)境中的各種反射光源中提取信息。使其激光雷達系統(tǒng)每秒能夠捕捉數(shù)百億個光子，遠超市面上的大部分激光雷達系統(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)旨在增強大部分現(xiàn)有商用激光雷達。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)有的激光雷達系統(tǒng)中。
Draper的MEMS芯片級激光雷達技術已經(jīng)可以提供許可，進一步拓寬了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技術Hemera，該技術與大多數(shù)激光雷達系統(tǒng)兼容。
關于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計、開發(fā)并應用先進技術解決方案，以解決國家安全、太空探索、健康醫(yī)療和能源領域的各種問題。
Draper早期主要為美國國防部和NASA（美國宇航局）專注于開發(fā)和早期應用先進的制導、導航與控制（GNC）系統(tǒng)。Draper的研究成果包括：為海下發(fā)射的彈道導彈設計和開發(fā)的精確、可靠的制導系統(tǒng)，以及引導Apollo登月和返航應用的Apollo制導計算機等。Draper為商用和軍用飛機、潛艇、戰(zhàn)略戰(zhàn)術導彈、宇宙飛船及無人駕駛汽車應用的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。
