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低價激光雷達(dá)面世 成本僅為谷歌無人駕駛雷達(dá)裝置1%

星之球激光 來源:光電論壇2014-06-09 我要評論(0 )   

在自動駕駛的研發(fā)領(lǐng)域,谷歌獲得了最多的美譽(yù)。谷歌無人駕駛汽車搭載了一系列雷達(dá)、攝像頭、傳感器和激光測距儀,成本至少30萬美元。對于谷歌這種高成本的汽車裝置,相...

   在自動駕駛的研發(fā)領(lǐng)域,谷歌獲得了最多的美譽(yù)。谷歌無人駕駛汽車搭載了一系列雷達(dá)、攝像頭、傳感器和激光測距儀,成本至少30萬美元。對于谷歌這種高成本的汽車裝置,相信很多汽車生產(chǎn)商都望塵莫及,但目前就有加州大學(xué)伯克利分校的學(xué)生研究出了價格低廉的激光雷達(dá)裝置,其成本僅為谷歌無人駕駛雷達(dá)裝置的1%.

  雖然激光雷達(dá)目前已經(jīng)在很多智能汽車上得到了應(yīng)用,但其笨重的身材和高昂的造價除了谷歌最近發(fā)布的那款貴得離譜的“小豆丁”無人駕駛汽車能夠承受得起之外,貌似還沒有那個“傻缺”的車企肯在自己的量產(chǎn)車上投入這項(xiàng)技術(shù)。所以,如果體積能再小點(diǎn)、價格能再低點(diǎn),說不定未來這樣的設(shè)備也會走進(jìn)尋常百姓家。

  目前,來自加州大學(xué)伯克利分校的一位研究生Behnam Behroozpour就盯上了激光雷達(dá)這玩意兒。和實(shí)驗(yàn)室的同事一起,他們正試圖將全3D圖像成型系統(tǒng)(俗稱LIDAR)封裝進(jìn)一個可以在智能手機(jī)或游戲手柄上輕松使用的固態(tài)包里。

  Behnam Behroozpour為筆者詳細(xì)解釋道:

  按照目前的設(shè)想來看,這樣的激光雷達(dá)設(shè)備由三部分組成。我們先準(zhǔn)備制作一個3mm×3mm大小的光電芯片,其次還得有一個CMOS傳感器芯片,而萬事俱備,只欠東風(fēng) ,還需要一個芯片大小的VCSEL(垂直腔面激光發(fā)射器)裝置。不過我們之前只是分別測試了單個芯片的性能,現(xiàn)在才開始將它們拼裝起來。最后成型的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品大概有微軟的Kinect盒子那么大。

多像素集成3-D攝像頭使用FMCW激光源

  雖然并不清楚這個集成的激光雷達(dá)系統(tǒng)能夠達(dá)到怎樣精確的效果,但從目前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看,激光光束的可探測范圍在10米左右。不過這顯然如果要在汽車領(lǐng)域使用的話還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠格,而這個來自伯克利的極客小組也已經(jīng)開始研究如何使其能夠達(dá)到30m-100m的照射范圍。

  LIDAR是通過向外發(fā)射光束并計(jì)算接受反射所需時間來測定目標(biāo)物體的距離的。為了防止因接收周圍反射光線而造成測量上的誤差,你可以系統(tǒng)地調(diào)節(jié)激光光束的能量值;甚至你還可以改變它的頻率,而這樣更容易獲得精確的數(shù)據(jù)。類似這樣的頻率調(diào)節(jié),是通過安置在硅片右側(cè),體積非常小、可震動的MEMS鏡面來實(shí)現(xiàn)的。

  以Behnam Behroozpour為首的實(shí)驗(yàn)人員們通過電子調(diào)頻的方式使得這些鏡面裝置能夠自然地震動起來。按照他的話來說,盡管采取這樣的做法更復(fù)雜,同時也更費(fèi)時費(fèi)力些,但一方面能夠減少光能的損耗,另一方面也能獲得理想的信噪比。而這項(xiàng)試驗(yàn)中的噪聲,主要來自漫射光,很大程度上可能會被誤以為是激光光束的反射從而造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量上的干擾。

MEMS-電子-光學(xué)芯片的混裝3D電路原理圖

  現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的自動駕駛汽車依靠的主要是包括激光、雷達(dá)、超聲波、標(biāo)準(zhǔn)攝像頭、立體攝像頭、GPS、慣性引導(dǎo)甚至是Wi-Fi在內(nèi)大量傳感技術(shù)的使用,而雷達(dá)設(shè)備是其中最重要的部分。一方面是因?yàn)槔走_(dá)可以在任何光照和天氣情況下正常使用;另一方面也是得益于航空業(yè)的高度發(fā)展,它的體積和造價都得到了大幅縮減。即便是把一些便宜的LIDAR設(shè)備安置在車身周圍不起眼的地方,同樣能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率、有續(xù)集中的信息掃描。

  不過要做到這程度,咱還得先把成本降下來再說。據(jù)稱谷歌無人駕駛汽車車頂安置的那臺LIDAR設(shè)備耗資7萬美金。Behroozpour表示他希望他和團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的第一臺激光雷達(dá)集成設(shè)備能夠?qū)⒊杀究刂圃趲装倜澜?,盡管這可能對智能手機(jī)和Xbox游戲愛好者們來說依然價格不菲,但是能將一臺固態(tài)集成系統(tǒng)做到這份上,顯然也算得上是性價比頗高了。

  無疑,如果未來Behnam Behroozpour的愿望能夠?qū)崿F(xiàn)的話,那么這款體積小、造價低廉的激光雷達(dá)裝置不僅可以用在無人駕駛汽車上,還能藏在你的智能手機(jī)和你的Kinect游戲手柄里,想想都來勁。但小伙伴們有這樣一個問題不能不直視?。哼@樣由三枚3mm×3mm芯片疊加的激光盒子用在小型設(shè)備上還好,但是如果一輛載著乘客的汽車上就使用這么個小玩意兒,安全能否得到有效保障,目前還未可知。

  目前谷歌無人駕駛汽車使用的LIDAR太過昂貴,對于其商業(yè)化的確是不小的阻礙,希望Behnam Behroozpour能早日改進(jìn)這款激光雷達(dá)裝置,提高其功能性和安全性,讓這款激光雷達(dá)可以更多的應(yīng)用在無人駕駛汽車上,降低汽車的整體成本,讓無人駕駛汽車也真正的進(jìn)入到人們的生活中,而不是做為展示供人參觀。

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