Super dokładność i zasięg – nowa technologia LiDAR od Toshiby

Projektujesz elektronikę? Zarezerwuj 4 października 2018 roku na największą w Polsce konferencję dedykowaną projektantom, Evertiq Expo Kraków 2018. Przeszło 60 producentów i dystrybutorów komponentów do Twojej dyspozycji, ciekawe wykłady i świetna, twórcza atmosfera. Jesteś zaproszony, wstęp wolny: kliknij po szczegóły. © Evertiq

Toshiba opracowała nową technologię układów motoryzacyjnych sensorów LiDAR. Dzięki niej efektywny zasięg działania tych czujników może się zwiększyć nawet do 200 metrów, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej jakości pełnego obrazowania 3D. Technologia ta ma umożliwić wejście funkcji obrazowania na nowy poziom, przyczyniając się do budowania jeszcze precyzyjniejszych i dokładniejszych samochodów autonomicznych. Wysoka jakość generowana obrazu 3D ma sprawić, że piesi staną się jeszcze lepiej widoczni i będą lepiej rozpoznawani, przez systemy identyfikacji obiektów. Niedawno dość głośno było o wypadku, w którym jadący samodzielnie samochód potrącił pieszego. Choć wielu uważa, że człowiek i tak nie byłby w stanie uniknąć tego wypadku, sytuacja utwierdziła przeciwników w przekonaniu, że technologie pojazdów autonomicznych mają przed sobą jeszcze długą drogę. Nowa technologia LiDAR od Toshiby ma pomóc tworzeniu systemów, które lepiej poradzą sobie z wykrywaniem tego typu sytuacji już teraz. Sensory LiDAR, skanujące otoczenie wokół pojazdu, są w stanie wykrywać różnego rodzaju obiekty lepiej, niż inne rodzaje sensorów. Szybko więc, LiDAR stał się jednym z głównych elementów stanowiących ‘oczy’ pojazdów autonomicznych, które są w stanie zobaczyć więcej niż człowiek. Jednakże cierpiały one na niską dokładność. Nowe, hybrydowe układy Toshiby, stanowiące esencję nowej technologii LiDAR, są w stanie wzmocnić sensory, by były w stanie skanować obszar w nawet dwukrotnie większej odległości, niż najlepsze stosowane dziś LiDARy. Dzięki temu będzie można budować jeszcze efektywniejsze systemy wczesnego ostrzegania, nie tylko wykrywające samochody na autostradzie, ale też pieszych w mieście. Systemy takie będą mogły nierzadko reagować i wykrywać pieszych (i inne przeszkody) lepiej niż człowiek. Szansa na przeoczenie pieszego ma zostać znacznie zredukowana. Choć producent jest ostrożny w rzucaniu liczbami, to zapewnia, że szanse te są wyraźnie mniejsze. Jakie problemy napotykają tradycyjne sensory LiDAR? Największym problemem przy pomiarach na większe odległości jest słońce. Powoduje ono powstawanie dużego szumu, zwłaszcza przy większych odległościach pomiarowych. Zastosowanie najnowocześniejszych układów ADC oraz przetwarzania sygnałów, sprawia że poziom szumów ulega znacznemu zmniejszeniu, co skutkuje lepszą dokładnością przy większej odległości.

- Unikalna technologia Toshiby dla motoryzacyjnych systemów LiDAR ma umożliwić budowę prawdziwie bezpiecznych, niezawodnych i wyrafinowanych systemów sterowania autonomicznego - Dr. Osamu Hori z Toshiby. - Technologia ta to duży krok w rozwoju obrazowania z wykorzystaniem LiDARów, sprawiając że LiDARy motoryzacyjne mogą stać się praktycznym narzędziem w budowaniu pojazdów autonomicznych.

Jednak to nie wszystko. ADC bowiem słabo radzi sobie z szybkim przetwarzaniem i skanowaniem, potrzebnym przy pomiarach na małych odległościach (np. przy asyście parkowania). Stosowany trik redukujący rozdzielczość, by obejść ten problem skutkuje tym, że obraz staje się rozmazany, gdyż układy przetwarzające sygnały uśredniają otrzymane dane. To może skutkować tym, że mniejsze obiekty, takie jak piesi, zostaną nieprawidłowo rozpoznane, a przez to pominięte przez funkcje mające zapobiec kolizji. Rozwiązaniem Toshiby są układy hybrydowe. Nowy system łączy w sobie dwa elementy: jeden przeznaczony do szybkiej i dokładnej pracy przy mniejszych dystansach, oraz drugi, z lepszym ADC i ze skuteczniejszym przetwarzaniem sygnałów, pozwalającym na skanowanie w większej odległości przy zachowaniu dużej dokładności. Toshiba opracowała też nowy układ inteligentnego uśredniania. Układ ten i zastosowana technika ma rozwiązywać problem typowych układów przetwarzania sygnałów, lepiej radząc sobie z wieloma sygnałami pochodzącymi od laserów odbitych wielokrotnie, od różnych lub tych samych obiektów. Obraz staje się dzięki temu wyraźnie ostrzejszy, a więc dokładniejszy. Poprawia się rozdzielczość i zmniejsza szansa na przeoczenie małych obiektów. Szczegóły opisujące tą technologię zostały przedstawione podczas konferencji 2018 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), która odbyła się w lutym w USA, w San Francisco. Toshiba zapewnia, że dział R&D nie poprzestanie na tym i będzie nadal wspomagał tworzenie systemów autonomicznego sterowania pojazdami, by były efektywniejsze i bezpieczniejsze.