Новый LiDAR-чип MIT расширяет обзор автономного транспорта без движущихся механизмов

Исследователи из Massachusetts Institute of Technology представили новую архитектуру LiDAR-чипа на базе silicon-photonics, которая позволяет значительно расширить поле обзора системы без использования механических компонентов. Разработка может стать важным шагом для развития автономного транспорта, промышленной автоматизации и систем аэрофотосъемки.

Современные LiDAR-системы применяются в беспилотных автомобилях для обнаружения препятствий, построения 3D-карт местности и анализа окружающей среды с помощью инфракрасных лазерных импульсов. Однако большинство существующих решений остаются дорогими и сложными в обслуживании из-за наличия подвижных элементов.

Главная проблема LiDAR-систем

Традиционные LiDAR-датчики используют вращающиеся зеркала или механические сканеры для направления лазерного луча. Такие конструкции со временем изнашиваются, увеличивают стоимость оборудования и ограничивают надежность устройств при длительной эксплуатации.

Именно поэтому инженеры активно развивают направление твердотельных LiDAR-систем, где сканирование выполняется полностью электронным способом без движущихся деталей.

Одним из наиболее перспективных решений считается технология silicon photonics — использование света вместо электрических сигналов внутри полупроводникового чипа. Это позволяет уменьшить размеры оборудования и интегрировать сложные оптические системы прямо в компактный кремниевый модуль.

Как MIT решил проблему узкого угла обзора

Ранее silicon-photonics LiDAR сталкивались с серьезным ограничением — узким полем обзора. При попытке расширить угол сканирования возникали помехи между оптическими антеннами, что ухудшало точность измерений и увеличивало уровень шумов.

Команда MIT переработала архитектуру антенной решетки внутри чипа. Новый подход снижает паразитное взаимодействие между антеннами и позволяет системе сохранять высокую точность даже при широкоугольном сканировании.

Фактически инженерам удалось решить одну из ключевых проблем optical phased array — технологии электронного управления лазерным лучом без механики.

Почему это важно для автономного транспорта

Для беспилотных автомобилей качество LiDAR напрямую влияет на безопасность движения. Чем шире угол обзора и выше точность сканирования, тем эффективнее система распознает:

• автомобили;
• пешеходов;
• дорожные препятствия;
• элементы инфраструктуры;
• объекты на периферии дороги.

Новый чип также способен сделать LiDAR-системы:

• компактнее;
• дешевле в производстве;
• устойчивее к износу;
• проще в интеграции.

Это особенно важно для массового внедрения автономного транспорта, где стоимость сенсорных систем остается одной из главных проблем.

Потенциал технологии за пределами автомобилей

Разработка MIT может использоваться не только в беспилотных машинах. Технология подходит для:

• дронов;
• промышленного мониторинга;
• строительного контроля;
• аэрофотосъемки;
• робототехнических комплексов;
• систем безопасности.

В условиях, где требуется высокая точность измерений и стабильная работа оборудования, отсутствие механических компонентов становится серьезным преимуществом.

Будущее optical phased array

Инженеры считают optical phased array одной из ключевых технологий будущего для LiDAR-систем. Электронное управление лазерным лучом обеспечивает более высокую скорость работы и меньший износ по сравнению с механическими аналогами.

По словам Jelena Notaros, новая архитектура решает фундаментальную проблему интегрированных optical phased array и открывает путь к созданию LiDAR-сенсоров нового поколения с существенно более высокой производительностью.

Разработка MIT показывает, что рынок постепенно движется к полностью твердотельным LiDAR-системам, которые смогут стать стандартом для автономного транспорта, робототехники и промышленной автоматизации уже в ближайшие годы.