Одно из основных препятствий на пути к машинам, которым не нужны водители, может остаться в прошлом. Автопроизводитель General Motors купил компанию, которая разработала новое поколение лидаров. Они размещаются на чипе, и это сулит существенные выгоды.
Автономные машины требуют для своей работы много информации, для чего им нужно сканировать окружающее пространство в реальном времени. Производители при этом оказываются перед выбором: дорого и качественно или дешево и не очень качественно. Обычно выбирают второй вариант, и тогда происходят ДТП, когда автомобиль не в состоянии увидеть препятствие впереди.
Чтобы машина видела все, что происходит вокруг, ей нужен лидар (лазерный радар). Вы могли его видеть как черный колпак на крыше тестовых автономных автомобилей. Лидар предоставляет чрезвычайно высокую точность и детализацию изображения, недостижимую в других технологиях. Он буквально сканирует каждый миллиметр пространства вокруг, и бортовой компьютер будет видеть все мелочи рядом. Но лидар очень дорогой – автомобиль от Google использует девайс по цене примерно $80 тыс., самый дешевый вариант обойдется в $8000. Плюс лидар сложно вписать в дизайн авто, поскольку он должен располагаться в самой высокой точке на крыше, чтобы иметь лучший круг обзора.
Компания Strobe, которую приобрел General Motors, создала новое поколение лидаров. Их разработка не имеет подвижных частей, как существующие сегодня лидары, которые вращаются вокруг своей оси для сканирования пространства.
Strobe является одним из многих стартапов, которые работают над дешевыми и надежными лидарами для коммерческого использования. Подробности работы своей разработки Strobe не разглашает, однако, проанализировав их научные публикации, можно сделать определенные предположения.
Первая публикация о предстоящем лидаре на чипе появилась в 2015 году. В ней объяснялось, как сделать лазер, который не имеет подвижных частей, но при этом способен светить в двух плоскостях. Вторая статья вышла в прошлом году и предоставляет обзор, как встроить лидар на чипе с современными технологиями производства. Благодаря этому стоимость такого лидара составит несколько сотен долларов.
Главная проблема лидара на чипе – сам лазер. Его свет выглядит как безупречная прямая линия, однако для сканирования пространства она должна пройти через каждую точку вокруг. Самым простым решением было установить лидар на подвижную подставку.
В Strobe создали систему, которая использует специальные техники прицеливания лазерного луча. В одной плоскости применена система опричных фазовых массивов – это несколько десятилетий известная техника. На практике она выглядит как ряд излучателей, которые могут изменять свою фазу излучения. Если они излучают в одной фазе, тогда луч перпендикулярен массиву. Если нужно направить луч вправо, крайние левые излучатели максимально увеличивают свою фазу, а крайние правые – минимально уменьшают.
Фазовый массив хорошо подходит для направления луча в одной плоскости, однако не выгоден для направления одновременно в двух плоскостях, поскольку количество излучателей увеличивается квадратично.
В Strobe смогли направлять луч в двух плоскостях, использовав технику изменения частоты лазерного света, а затем перенаправляя его через призму. В зависимости от частоты свет выходит из призмы под другим углом.
