縮小激光雷達關鍵組成部分，讓自動駕駛汽車負擔得起

2020-05-06 09:46

智車科技IV

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斯坦福大學團隊正在致力于將車頂激光雷達中的機械和電子組件縮小到單個硅芯片。

工程師一直致力于自動駕駛汽車的研究已有多年的歷史，但是要使它們變得足夠便宜，仍是一個很大的障礙：他們需要一種降低激光雷達成本的方法，激光雷達技術可以使讓車輛實現感知和定位。通過將光波從這些潛在障礙物上反彈來避免行人和其他危險。

如今的激光雷達使用復雜的機械零件來發送手電筒大小的紅外激光，就像警車頂上的老式泡泡糖燈一樣旋轉，費用為8，000美元至30，000美元。

但是現在，由電氣工程師葉琳娜（Jelena Vuckovic）領導的團隊正在致力于將車頂激光雷達中的機械和電子組件縮小到單個硅芯片，她認為該芯片可以批量生產，價格低至數百美元。

該項目源于Vuckovic實驗室多年的研究，希望找到一種實用的方法來實現，就像陽光透過玻璃一樣，硅對激光雷達使用的紅外激光透明特性來進行光檢測和測距。

在《自然光子學》（Nature Photonics）上發表的一項研究中，研究人員描述了他們如何利用硅的紅外透明性來控制，聚焦和利用構成光束的古怪粒子－光子的能量，從而構造硅光子系統。

團隊使用了Vuckovic實驗室在過去十年中率先開發的稱為逆向設計的過程。逆向設計依賴于強大的算法，該算法為執行特定功能的實際光子電路起草藍圖－在這種情況下，將激光束發射到汽車前方以定位道路上的物體并將反射光路由回檢測器。根據向前發射光脈沖與光束反射回檢測器之間的延遲，激光雷達測量汽車與物體之間的距離。

Vuckovic的團隊花了兩年的時間為他們在斯坦福大學納米制造工廠建造的激光雷達單芯片原型創建電路布局。博士后學者Ki Ki Youl Yang和博士生Jinhie Skarda在此過程中發揮了關鍵作用，紐約市大學物理學家AndreaAlù和CUNY博士后學者Michele Cotrufo都提供了重要的理論見解。

在芯片上構建這種測距機制只是邁向制造廉價激光雷達的第一步。研究人員正在研究下一個里程碑，以確保激光束可以繞一圈掃描而不需使用昂貴的機械零件。瓦科維奇（Vuckovic）估計，她的實驗室距離建造可用于路測的原型大約還有三年的時間。

Vuckovic說：“我們正朝著建立低成本的芯片上激光雷達的方向發展，以幫助建立自動駕駛汽車的大眾市場。”

激光雷達自動駕駛汽車斯坦福大學團隊