試作固体

コートダジュール大学のチームは、音響光学変調器、メタサーフェス偏向器、そして通信距離と信号対雑音比を改善するために電気通信から借用した技術を使用して、自動車ライダーの課題のいくつかに取り組んできました。

コートダジュール大学のチームは、音響光学変調器、メタサーフェス偏向器、そして通信距離と信号対雑音比を改善するために電気通信から借用した技術を使用して、自動車ライダーの課題のいくつかに取り組んできました。

車両ライダーはパルスを送信し、返されたパルスの飛行時間を測定して距離を決定します。 これらのパルスは一度に 1 つずつ送信され、パルス ソースを垂直および水平に偏向させることでシーン全体を走査します。

前方監視 LIDAR は、高速で移動する物体を検出し、車両に反応する時間を与えるために、十分な角度分解能で十分な広さの円錐形にわたって、十分に遠く前方をスキャンする必要があります。

これには、十分なデータ ポイントを生成するために多くのパルスが必要ですが、パルス周波数は、次のパルスを送信する前に 1 つのパルスが戻るのを待つ必要があるため制限されます (距離の曖昧さを避けるため、200m を超える往復には 1.3μs かかります)。スキャナーが再度ポイントされるまで送信できません。

フランスのグループのプロトタイプは、250MHzで振幅変調可能な赤オレンジ色(633nm)のレーザーダイオードを使用し、最大5MHzでスキャンできる音響光学偏向器を使用してパルスストリームを空間的に変調します。後者はあらゆる問題を解決します。 -時間の問題を指摘する。

しかし、高速ではありますが、角度変調器の出力はかなり狭く、わずか 2° であるため、大学ではメタサーフェスによってこれを強化しています (左) 角度範囲を 150° に拡大します。

光受信機は高感度かつ高速です。単一光子アバランシェ フォトダイオード (SPAD) のクラスターが「マルチピクセル光子カウンター」を形成し、その出力は 6.4G サンプル/秒の ADC によってデジタル化されます。

高帯域幅と高感度を達成したこのシステムは、距離のあいまいさを回避するためにパルス飛行の物理学によって依然として妨げられており、ここで通信技術が役に立ちます。

高いレーザー変調帯域幅を利用して、発信光パルスは CDMA (符号分割多元接続) 符号化され、各パルスに異なる符号が与えられます。

これは、複数のパルスが同時に飛行し、同じ検出器を介して受信される可能性があることを意味します。

戻り信号のパルスがどのような順序で戻ってきたとしても、たとえ重畳されていたとしても、戻り信号のパルスはデジタル的に分離され、ラベルが付けられたコードに従って個別にタイミングを計ることができます。

この研究を発表したフォトニクス協会SPIEによれば、「実験結果は、ブロックCDMA技術がライダーの曖昧さの範囲を従来のシングルパルスライダーと比較してキロメートルの距離まで最大35倍拡張することを実証した」と述べている。 「また、LIDAR 画像の信号対雑音比も向上し、騒音の多い環境や長距離でのパフォーマンスの向上が可能になります。」

プロトタイプは「自動車ライダーの要件をほぼ満たしています。 コンパクトで、チップサイズまで縮小できる可能性があります」と SPIE は述べています。 「自動運転車やロボット産業の可能性」がある。

「広視野メタサーフェス強化スキャニング LIDAR による 3D センサーの限界の克服」が SPIE の Advanced Photonics ジャーナルに掲載されています。 この論文全文は無料で入手でき、既存の車両ライダー技術に関する簡単だが有用な調査が含まれています。

画像提供：SPIE