Новий LiDAR-чіп MIT розширює огляд автономного транспорту без механізмів, що рухаються

Дослідники з Massachusetts Institute of Technology представили нову архітектуру LiDAR-чипа на базі silicon-photonics, яка дозволяє значно розширити поле огляду системи без використання механічних компонентів. Розробка може стати важливим кроком для розвитку автономного транспорту, промислової автоматизації та систем аерофотозйомки.

Сучасні LiDAR-системи застосовуються у безпілотних автомобілях для виявлення перешкод, побудови 3D-карт місцевості та аналізу навколишнього середовища за допомогою інфрачервоних лазерних імпульсів. Проте більшість існуючих рішень залишаються дорогими та складними в обслуговуванні через наявність рухомих елементів.

Головна проблема LiDAR-систем

Традиційні LiDAR-датчики використовують обертові дзеркала або механічні сканери для спрямування лазерного променя. Такі конструкції з часом зношуються, збільшують вартість обладнання та обмежують надійність пристроїв під час тривалої експлуатації.

Саме тому інженери активно розвивають напрямок твердотільних LiDAR-систем, де сканування виконується повністю електронним способом без рухомих деталей.

Одним із найперспективніших рішень вважається технологія silicon photonics — використання світла замість електричних сигналів усередині напівпровідникового чипа. Це дозволяє зменшити розміри обладнання та інтегрувати складні оптичні системи прямо у компактний кремнієвий модуль.

Як MIT вирішив проблему вузького кута огляду

Раніше silicon-photonics LiDAR мали серйозне обмеження — вузьке поле огляду. При спробі розширити кут сканування виникали перешкоди між оптичними антенами, що погіршувало точність вимірювань і збільшувало рівень шумів.

Команда MIT переробила архітектуру антенної решітки всередині чипа. Новий підхід знижує паразитну взаємодію між антенами та дозволяє системі зберігати високу точність навіть під час ширококутного сканування.

Фактично інженерам вдалося вирішити одну з ключових проблем optical phased array — технології електронного керування лазерним променем без механіки.

Чому це важливо для автономного транспорту

Для безпілотних автомобілів якість LiDAR безпосередньо впливає на безпеку руху. Чим ширший кут огляду та вища точність сканування, тим ефективніше система розпізнає:

• автомобілі;
• пішоходів;
• дорожні перешкоди;
• елементи інфраструктури;
• об’єкти на периферії дороги.

Новий чип також здатний зробити LiDAR-системи:

• компактнішими;
• дешевшими у виробництві;
• стійкішими до зношування;
• простішими для інтеграції.

Це особливо важливо для масового впровадження автономного транспорту, де вартість сенсорних систем залишається однією з головних проблем.

Потенціал технології за межами автомобілів

Розробка MIT може використовуватися не лише у безпілотних авто. Технологія підходить для:

• дронів;
• промислового моніторингу;
• будівельного контролю;
• аерофотозйомки;
• робототехнічних комплексів;
• систем безпеки.

В умовах, де потрібні висока точність вимірювань і стабільна робота обладнання, відсутність механічних компонентів стає серйозною перевагою.

Майбутнє optical phased array

Інженери вважають optical phased array однією з ключових технологій майбутнього для LiDAR-систем. Електронне керування лазерним променем забезпечує вищу швидкість роботи та менший знос у порівнянні з механічними аналогами.

За словами Jelena Notaros, нова архітектура вирішує фундаментальну проблему інтегрованих optical phased array та відкриває шлях до створення LiDAR-сенсорів нового покоління зі значно вищою продуктивністю.

Розробка MIT демонструє, що ринок поступово рухається до повністю твердотільних LiDAR-систем, які вже найближчими роками можуть стати стандартом для автономного транспорту, робототехніки та промислової автоматизації.