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斯坦福团队借硅的红外透明性开发廉价激光雷达助力自动驾驶市场

发布日期:2020-04-28

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自动驾驶汽车商业化的最大障碍之一是传感器的成本。自动驾驶汽车需要多个摄像头和激光雷达传感器才能导航并避开包括行人在内的障碍物。廉价的激光雷达技术可以帮助使自动驾驶汽车更加普及,因此,开发人员花了多年时间研发廉价的激光雷达系统。

尽管在无人驾驶汽车上进行了投资和工程设计,如今的激光雷达传感器仍使用复杂的机械部件将手电筒大小的红外激光像老式照明灯一样旋转到警车顶部,费用为8,000至30,000美元。


但是现在,由电气工程师Jelena Vuckovic领导的斯坦福大学团队正在努力将车顶激光雷达中的机械和电子组件缩小到单个硅芯片,她认为该芯片可以批量生产,价格低至数百美元。


  该项目源于Vuckovic实验室多年的研究,旨在找到一种利用简单事实的实用方法:就像阳光透过玻璃一样,激光雷达使用的是红外激光透明的硅。



在《自然光子学》(Nature Photonics)上发表的一项研究中,斯坦福研究人员描述了他们是如何利用硅的红外透明性来控制,聚焦及利用光子(构成光束的古怪粒子)的。

团队使用了Vuckovic实验室在过去十年中率先开发的称为逆向设计的过程。反向设计依赖于强大的算法,为执行特定功能的实际光子电路起草蓝图——在这种情况下,将激光束发射到汽车前方以定位道路上的物体,并将反射的光路由回检测器。根据向前发射光脉冲与光束反射回检测器之间的延迟,激光雷达测量汽车与物体之间的距离。


Vuckovic的团队花了两年时间为他们在斯坦福大学的纳米制造工厂建造的激光雷达芯片原型创建电路布局。博士后学者杨基友博士,纽约大学城市物理学家安德里亚·阿鲁(AndreaAlù)和纽约市立大学的博士后学者米歇尔·科特鲁佛(Michele Cotrufo)的相关重要理论见解,使学生Jinhie Skarda在这一研究过程中发挥了关键作用。


在芯片上构建这种测距机制只是迈向创建廉价激光雷达传感器的第一步(尽管必不可少)。研究人员正在研究下一个里程碑,以确保激光束可以绕一圈扫掠而无需使用昂贵的机械零件。瓦科维奇(Vuckovic)估计,她的实验室距离建造可用于路试的原型大约还有三年的时间。


Vuckovic说:“我们正朝着建立低成本的芯片上激光雷达的方向发展,以帮助建立自动驾驶汽车的大众市场。”


作者:汤姆·阿贝特(Tom Abate)

来源:传感器专家网


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