Лидар на чипе помещает себя

Коммерческие датчики будут надежными, миниатюрными и доступными.

Виноваты автокатастрофы По данным Всемирной организации здравоохранения, это приводит к 1,3 миллионам смертей ежегодно. Это все равно что терять Прагу каждый год. Переход на беспилотные автомобили и грузовики с различными типами электронных датчиков и сложными компьютерами у руля может спасти бесчисленное количество жизней. Но передать эту многообещающую технологию в руки людей было сложно, несмотря на огромные инвестиции в исследования и значительный технический прогресс.

Так когда же беспилотные автомобили действительно появятся на подъездной дороге рядом с вами? Ответ частично зависит от того, нужен ли таким автомобилям тип датчика, называемый лидаром, что означает «обнаружение света и определение дальности». Большинство групп, разрабатывающих автономные транспортные средства, рассматривают лидар как важнейшую часть набора датчиков, необходимого для безопасной эксплуатации, поскольку он позволяет построить подробную трехмерную карту окружающей среды транспортного средства с гораздо большей точностью, чем это можно сделать с помощью камер.

Илон Маск, тем не менее, подталкивает Tesla принять спорный подход к автономному вождению, основанный только на камерах. «Люди ездят с помощью глаз и биологических нейронных сетей, поэтому вполне логично, что камеры и кремниевые нейронные сети — это единственный способ достичь универсального решения для самостоятельного вождения», — написал Маск в Твиттере в 2021 году. Механическая сложность и высокая стоимость большинства лидарных датчиков, которые не давным-давно добавили бы десятки тысяч долларов к цене каждого автомобиля, что, несомненно, помогло сформировать взгляды Маска. Еще в 2016 году он заявил, что «все автомобили Tesla, выходящие с завода, оснащены оборудованием, необходимым для автономии 5-го уровня» — это означает, что только автомобили с камерами и компьютерами имеют все необходимое для полностью автономного вождения.

Новейший прототип лидарной системы от Analog Photonics демонстрирует свои возможности на оживленном перекрестке в Бостоне. Аналоговая фотоника

Спустя семь лет и множество аварий Tesla так и не преодолела уровень автономии 2, и специалисты по безопасности дорожного движения ставят под сомнение отказ Маска от лидара. Однако потребность в дорогих датчиках замедлит широкое внедрение как передовых систем помощи водителю, так и полностью автономного вождения. Но снижение стоимости этих датчиков до уровня, который удовлетворил бы автопроизводителей, остается недостижимой целью для производителей лидаров, которые также должны подумать о том, как добавить свои устройства в автомобили, не умаляя эстетики автомобиля.

Мы и другие сотрудники нашей компании Analog Photonics, вышедшей из Массачусетского технологического института в 2016 году, надеемся найти выход из этого тупика. Мы разрабатываем крошечный лидар с фазированной решеткой размером с чип, который обещает сократить затраты и упростить интеграцию. Здесь мы хотели бы объяснить некоторые технические проблемы, с которыми мы столкнулись, и то, насколько мы близки к коммерциализации.

Сегодня более половины новых автомобилей оснащены одним или несколькими радарными датчиками. Эти датчики являются полупроводниковыми, стоят производителям менее 100 долларов США каждый и достаточно малы, чтобы их можно было незаметно разместить вокруг автомобиля. Они используются для различных целей, включая автоматическое экстренное торможение и адаптивный круиз-контроль, а также удержание полосы движения и другие расширенные функции помощи водителю.

Но так было не всегда. Ранние автомобильные радары были большими, имели механическое управление, излучали короткие импульсы радиоволн и имели ограниченные характеристики. Но переход к электронному сканированию и непрерывному излучению в автомобильных радарах привел к повышению производительности и снижению затрат, что, в свою очередь, привело к их широкому использованию.

Лидар сейчас претерпевает ту же эволюцию. Эта технология начала появляться в заголовках новостей примерно в 2016 году, когда множество компаний, вдохновленные успехом лидарных датчиков на транспортных средствах, участвовавших в конкурсе DARPA Grand Challenge десятью годами ранее, начали разрабатывать специальные системы для автономных транспортных средств. Эти системы, как правило, собирались из готовых компонентов.

Эта анимация показывает, как можно использовать задержку сигнала, отправленного от ряда излучателей, для направления передачи в разных направлениях. Такие фазированные решетки излучателей часто используются в радарах, но их также можно использовать для управления световым лучом в лидарной системе. Сандип Шарма