👩🏾‍🔬 👁‍🗨 🏫 Lidar masa depan: 11.000 laser, bukan 128 ♨️ 👍🏽 🚃

Prinsip pengoperasian sensor lidar adalah memantulkan cahaya laser dari benda-benda di sekitarnya dan menciptakan awan titik tiga dimensi. Lidar tiga dimensi modern pertama diciptakan untuk DARPA Grand Challenge 2005, kompetisi utama di antara kendaraan tak berawak. Saat ini, banyak ahli terus menganggap kapar sebagai teknologi utama untuk kendaraan tak berawak.

Lidar 2005 asli, dibuat oleh Velodyne, memiliki array vertikal 64 laser yang diputar 360 derajat, dan setiap laser dalam array harus hati-hati sejajar dengan detektor yang sesuai. Kompleksitas ini telah menyebabkan harga mencapai $ 75.000. Hari ini, kapar high-end masih berharga puluhan ribu dolar.

Sekarang puluhan startup sedang mencoba untuk membuat kapar lebih murah. Banyak dari mereka mencoba mengurangi harga menggunakan sinar laser tunggal, yang dipindai dalam model dua koordinat.

Namun, perusahaan Lidar lain bergerak ke arah yang berbeda: mereka membangun lidar dengan ribuan laser. Sense menjual lidar dengan 11.000 laser seharga $ 3.000. Perusahaan lain bernama Ibeo sedang mengerjakan sebuah lidar dengan lebih dari 10.000 laser.

Untuk kejelasan, kami mencatat bahwa Ibeo lidar baru belum dirilis, dan oleh karena itu kami tidak tahu seberapa baik kerjanya, dan kinerja lidar Sense jauh dari kinerja lidar Velodyne terbaik. Rentang lidar Sense adalah dari 15 hingga 40 meter, sementara beberapa model Velodyne beroperasi pada jarak 200 meter.

Namun, CEO Sense Scott Burroughs mengatakan perusahaan mereka baru saja mulai. Sense sedang mengerjakan sensor baru dengan jangkauan 200 meter, yang akan keluar tahun depan. Direncanakan bahwa model ini akan dapat bersaing dengan para pemimpin pasar. Pada gilirannya, Ibeo memiliki ikatan yang dalam dengan industri otomotif, yang memungkinkan perusahaan untuk melakukan transaksi besar dengan para pembuat mobil mitra.

Pencetakan transfer mikro

Baik Sense maupun Ibeo menggunakan jenis laser murah - laser VCSEL. Laser ini dapat diproduksi menggunakan teknologi semikonduktor konvensional, yang memungkinkan Anda menempatkan ribuan atau bahkan jutaan perangkat pada satu wafer. Sebelumnya kami berbicara tentang startup lain bernama Ouster, Larsar mereka didasarkan pada VCSEL.

Sense lidar memiliki lebih banyak laser daripada Oyster lidar. Untuk mencapai ini, Sense menggunakan teknologi yang disebut pencetakan transfer mikro .

Menempatkan beberapa ribu VCSEL pada satu chip tidaklah sulit. Tetapi ketika membuat chip dengan 11.000 laser berada di lokasi yang padat, Anda mungkin memiliki masalah. Laser sedemikian dalam jumlah yang sedemikian besar pada area kecil dapat menghasilkan panas dalam jumlah besar. Anda juga mungkin memiliki masalah keamanan mata. Laser radiasi vertikal beroperasi pada frekuensi yang dapat merusak retina, dan 11.000 laser yang ditujukan pada mata manusia dapat menyebabkan cedera permanen.

Sense memiliki solusi cerdas untuk masalah ini: distribusi laser. Setelah memasang ribuan laser dengan radiasi vertikal pada pelat gallium arsenide, Sense mentransfernya ke substrat keramik penghantar panas baru, memotong kepadatan instalasi laser.

Pada titik ini, pencetakan transfer mikro mulai berlaku. Teknologi ini menggunakan stempel karet, di bagian bawahnya adalah mesh dengan tonjolan karet. Ketika salah satu tonjolan menyentuh laser dengan radiasi vertikal, ia dapat mengangkatnya dengan bantuan listrik statis.

Tonjolan diatur sedemikian sehingga salah satu dari setiap n chip (menghitung secara horizontal dan vertikal) diangkat dari pelat asli dan ditempatkan pada substrat baru. Selanjutnya, perangko mengumpulkan satu set chip dari slot berikut untuk LIDAR berikutnya. Dengan demikian, wafer silikon tunggal dapat membentuk rakitan 11.000 laser untuk beberapa sungkup.

Sense berusaha keras untuk meningkatkan jangkauan lidarnya

Alih-alih memindai adegan secara berurutan (seperti yang dilakukan kebanyakan lidar), Sense lidar menggunakan 11.000 laser untuk menerangi seluruh adegan dalam satu flash, setelah itu sensor mengukur waktu yang dibutuhkan lampu latar untuk memantulkan dari semua arah.

Lidar flash seperti ini, pada umumnya, memiliki jarak pendek, karena penerangan seluruh pemandangan mengarah pada fakta bahwa cahaya hilang di ruang di antara piksel. Intinya, Sense memecahkan masalah ini dengan kekerasan menggunakan sejumlah besar cahaya untuk menerangi pemandangan. Distribusi laser membantu mengatasi panas yang dihasilkan dan membahayakan mata manusia - masalah yang bisa muncul dengan pendekatan semacam itu.

Namun, CEO Ouster Angus Pascala mencatat bahwa pendekatan Sense memiliki kelemahan yang signifikan: konsumsi daya yang tinggi. "Semakin banyak listrik, semakin banyak sensor" - komentar Angus untuk Ars. "Semakin besar sensor, semakin tinggi harga dan semakin besar kompleksitas integrasi."

Terlepas dari kenyataan bahwa produk Sense saat ini mengkonsumsi lebih banyak kekuatan daripada lidar dari perusahaan terkemuka, mereka memiliki jangkauan yang lebih pendek. Juga, lidar dari Ouster dan Velodyne berputar 360 derajat, sementara Anda membutuhkan beberapa lidar Sense untuk mendapatkan lapisan yang sama.

Burroughs berencana untuk merilis sebuah LIDAR dengan kisaran 200 meter pada tahun 2021. Lidar ini akan memiliki lebih dari 11.000 laser, meskipun jumlah pastinya masih belum diketahui. Tujuan utamanya adalah untuk mencapai rentang yang lebih panjang tanpa peningkatan konsumsi energi yang sama signifikannya.

Dioda longsor foton tunggal menjadi mode

Salah satu solusi untuk masalah ini adalah dengan menggunakan array dioda long-photon foton (SPAD) untuk mendeteksi sinar laser yang dipantulkan pada sensor lidar generasi baru. Ini adalah kesamaan lain dengan Oars lidars yang menggunakan SPAD. Dalam sebuah wawancara dengan Ars Technica pada tahun 2018, Pacala mengatakan strategi jangka panjangnya adalah menggunakan array dua dimensi laser radiasi vertikal dan sensor pada dioda long-photon foton, yang akan membuat sungkup yang bekerja seperti kamera - produk yang Sense berencana untuk memperkenalkan tahun depan.

Sesuai namanya, sensor pada dioda longsoran foton-foton cukup sensitif untuk mendeteksi satu foton. Seperti laser dengan radiasi vertikal, mereka dapat dibuat menggunakan teknologi silikon konvensional, yang memungkinkan mereka menjadi murah dalam hal penskalaan. Sensitivitas yang lebih besar dari sensor ini dapat membantu Sense mencapai kisaran yang lebih besar untuk jumlah sinar laser yang tersedia.

Menariknya, Ibeo juga berencana untuk menggunakan dioda longsoran foton-tunggal di dalam generasi generasi berikutnya.

Ibeo bukan startup. Beberapa lidar mereka berpartisipasi dalam DARPA Grand Challenge 2005, meskipun partisipasi perusahaan diabaikan karena lidar mereka hanya memiliki 4 garis pindai, sedangkan lidar Velodyne memiliki 64. Ibeo membuat kudeta besar beberapa tahun yang lalu ketika mereka menerima Kontrak Lidar Audi adalah pertama kali lidar dipasang di mobil produksi. Pemegang saham minoritas Ibeo adalah ZF Friedrichshafen, yang membantu mereka membuat lebih banyak kontrak untuk penyediaan sensor untuk mobil.

Dalam sebuah wawancara yang diberikan pada hari Kamis, Ibeo COO Mario Bramm mengatakan kepada Ars bahwa generasi lidar berikutnya dari Ibeo akan keluar akhir tahun ini dan akan memiliki array laser radiasi vertikal dan dioda longsoran foton tunggal dengan dimensi 128 x 80. Ibeo berusaha untuk desain modular. yang akan memungkinkan perusahaan untuk menggunakan berbagai optik untuk membuat berbagai model dengan kemampuan yang berbeda - dari lidars jarak jauh dengan sudut pandang kecil ke lidars sudut lebar dengan rentang yang lebih pendek. Ibeo ingin membuat sungkup ini cukup murah untuk dijual kepada kekhawatiran otomotif untuk produksi massal mulai akhir 2022 atau awal 2023.

Pertanyaan yang jelas adalah bagaimana Ibeo akan memecahkan masalah suhu dan keselamatan mata yang diselesaikan Sense menggunakan pencetakan transfer mikro. Salah satu solusinya adalah dengan menggunakan dioda long-photon foton yang sangat sensitif, sehingga Ibeo dapat mengurangi daya output dari laser mereka cukup untuk menghindari masalah dengan daya dan bahaya bagi mata manusia. Solusi lain adalah menggunakan koneksi langsung antara setiap laser dan sensor, yang akan mengurangi jumlah foton yang "hilang". Selama percakapan kami, Bramm mengatakan bahwa daya rendah adalah prioritas bagi pelanggan yang mewakili pasar otomotif.

Di sisi lain, mungkin ternyata pendekatan ini sulit diimplementasikan tanpa teknologi pencetakan transfer mikro yang digunakan oleh Sense, sementara Ibeo dan Ouster akan mencoba membuat sanggar solid-state tanpa itu.

Koreksi: Pada awalnya saya menyatakan bahwa laser radiasi vertikal yang digunakan oleh Sense terbuat dari silikon - sebenarnya mereka didasarkan pada gallium arsenide.

Tentang ITELMA

- automotive . 2500 , 650 .

, , . ( 30, ), -, -, - (DSP-) .

, . , , , . , automotive. , , .

Baca lebih banyak artikel bermanfaat:

Lidar masa depan: 11.000 laser, bukan 128

Pencetakan transfer mikro

Sense berusaha keras untuk meningkatkan jangkauan lidarnya

Dioda longsor foton tunggal menjadi mode

More articles: