프로토타입 솔리드

Université Côte d'Azur 팀은 음향광학 변조기, 메타표면 편향기를 사용하고 통신에서 차용한 기술인 범위 및 신호 대 잡음비를 개선하여 자동차 LiDAR의 몇 가지 과제를 해결했습니다.

Université Côte d'Azur 팀은 음향광학 변조기, 메타표면 편향기를 사용하고 통신에서 차용한 기술인 범위 및 신호 대 잡음비를 개선하여 자동차 LiDAR의 몇 가지 과제를 해결했습니다.

차량 라이더는 펄스를 전송하고 반환된 펄스의 비행 시간을 측정하여 범위를 결정합니다. 이러한 펄스는 한 번에 하나씩 전송되며 펄스 소스를 수직 및 수평으로 편향시켜 장면 전체를 스캔합니다.

전방 지향 라이더는 빠르게 움직이는 물체를 감지하고 차량이 반응할 시간을 주기 위해 충분히 넓은 원뿔에 걸쳐 충분한 각도 분해능으로 충분히 먼 곳을 스캔해야 합니다.

이는 충분한 데이터 포인트를 생성하기 위해 많은 펄스가 필요하지만 펄스 주파수는 다음 펄스를 보내기 전에 하나의 펄스가 반환될 때까지 기다려야 하기 때문에 제한됩니다(거리 모호성을 피하기 위해 – 200m 이상 왕복하는 데 1.3μs가 소요됨). 스캐너가 다시 가리킬 때까지 보낼 수 없습니다.

프랑스 그룹의 프로토타입은 250MHz에서 진폭 변조될 수 있는 빨간색-주황색(633nm) 레이저 다이오드를 사용하고 최대 5MHz에서 스캔할 수 있는 음향 광학 편향기를 사용하여 펄스 스트림을 공간적으로 변조합니다. - 포인팅 시간 문제.

그러나 속도는 빠르지만 각도 변조기의 출력은 2°에 불과하므로 대학에서 메타표면(왼쪽) 각도 범위를 150°로 증폭합니다.

광 수신기는 민감하고 빠릅니다. 즉, 출력이 6.4Gsample/s ADC에 의해 디지털화되는 '다중 픽셀 광자 카운터'를 형성하는 SPAD(단일 광자 눈사태 광다이오드) 클러스터입니다.

높은 대역폭과 높은 감도를 달성했음에도 불구하고 시스템은 여전히 ​​통신 기술이 등장하는 거리 모호성을 피하기 위해 펄스 비행의 물리학으로 인해 방해를 받습니다.

높은 레이저 변조 대역폭을 활용하여 나가는 광 펄스는 CDMA(코드 분할 다중 접속)로 인코딩되며 각 펄스는 서로 다른 코드를 얻습니다.

이는 여러 펄스가 동시에 비행 중일 수 있으며 동일한 검출기를 통해 수신될 수 있음을 의미합니다.

반환되는 순서가 무엇이든 중첩되어 있더라도 반환 신호의 펄스는 레이블이 지정된 코드에 따라 디지털 방식으로 분리되고 개별적으로 시간을 측정할 수 있습니다.

연구 결과를 발표한 포토닉스 학회 SPIE에 따르면, “실험 결과에 따르면 블록 CDMA 기술은 전통적인 단일 펄스 라이더에 비해 라이더의 모호성 범위를 최대 35배(킬로미터 거리)까지 확장한다는 것이 입증되었습니다.” "또한 LiDAR 이미지의 신호 대 잡음비를 향상시켜 시끄러운 환경이나 장거리에서 더 나은 성능을 제공합니다."

프로토타입은 “자동차 라이더의 요구 사항을 거의 충족합니다. 이는 콤팩트하며 칩 크기로 축소될 가능성이 있습니다.”라고 SPIE는 말했습니다. 이는 “자율주행차와 로봇 산업에 대한 가능성”을 갖고 있습니다.

'광시야각 메타표면 강화 스캐닝 라이더로 3D 센서의 한계 극복'이 SPIE의 Advanced Photonics 저널에 게재되었습니다. 전체 보고서는 무료로 제공되며 기존 차량 LiDAR 기술에 대한 간단하지만 유용한 조사가 포함되어 있습니다.

SPIE에서 제공한 이미지