Självgående bilar: MIT-teamet presenterar nästa generations LIDAR-sensorer

Självkörande bilar kommer, med 2020 givet ofta som året för att förvänta sig ankomsten av helt autonoma fordon på vägen. Men deras framgång kommer att bero på att bilens sensorer är tillräckligt bra för att se och reagera på allt runt dem.

Nuvarande fordon utrustade med former av självkörande teknik som Teslas Autopilot är beroende av vad som är kända som Ljusdetektering och Ranging sensorer, eller LIDAR. Det här är kameraskärningar ut en ljusstråle och mäter hur lång tid det tar att ljuset kommer från vad det ser tillbaka på sensorn, som om sonar.

"Problemet är att ljuset rör sig riktigt snabbt, så i ett nanosekundsljus har reste en fot", säger Achuta Kadambi, doktorand vid Massachusetts Institute of Technology, Omvänd i ett telefonsamtal.

Sådana hastigheter gör det svårt för sensorn att säga med precision exakt hur länge det tog ljuset att resa ut och studsa tillbaka. Det blir ännu snabbare ju längre bort ett objekt är och det enda sättet att lösa det är att göra systemet tillräckligt kraftigt för att skilja olika ljus som kommer varje del av en nanosekund.

"Så det betyder att om du vill ha en längdupplösning som är bättre än en fot, så behöver min sensor en tidsupplösning som är bättre än en miljard av en sekund", säger Kadambi. "Det ber mycket."

I ett papper publicerat i IEEE-åtkomst I förra veckan beskriver Achuta och Dr. Ramesh Raskar hur de har funderat på ett sätt att övervinna det som de kallar "ljushastighetens förbannelse".

Istället för att skapa en kraftfull kamera för att fånga upp alla oscillationer av ljusvågor, filtrerar de ljuset genom ett fiberoptiskt material för att underlätta mätningen.

"Vi kommer på ett sofistikerat sätt att filtrera ljuset innan det träffar detektorn", säger Kadambi. "På det sättet kan vi använda vanliga detektorer men få upplösning av banlängd för extraordinära system."

Det här kan alla bli lite tekniskt, men här är ett sätt som systemet kan fungera: Låt oss säga en självkörande bilbränder av en stråle som pulserar en miljard gånger per sekund. Medan vissa studsar tillbaka till bilen med den hastigheten, påverkas andra mycket av omgivningen, så att de återvänder vid 999.999.999 pulser varje sekund.

Det skulle vara en nästan omöjlig skillnad för ett datorsystem att upptäcka - förutom att interaktionen mellan de två strålarna motsvarar deras pulser avbryter varandra och lämnar bara ett puls varje sekund. Det är mycket lättare för sensorer att plocka upp.

Det är sådana typer av genvägar som kan göra självkörande teknik billigare, enklare och förhoppningsvis kraftfullare. En potentiell fördel med denna inställning är att det skulle tillåta att bilar ser på avståndet även under dimmiga förhållanden, där befintliga LIDAR-system kämpar.

Dagens sensorer kostar ungefär $ 75.000. Den kostnaden måste sannolikt komma ner för att göra självkörande bilar överkomliga till den genomsnittliga bilföraren - ja bil användare, vi antar att termen måste bli en gång då vi inte längre gör föraren - men försöker göra LIDAR-arbetet bättre än det gör nu kan göra dem ännu dyrare.

Med hjälp av Achuta och Raskars forskning kunde autonoma fordon eftermonteras med det material de använde för att öka upplösningen av kamerorna som redan finns i bilarna. Detta skulle vara en kostnadseffektiv lösning för att göra egentligen självkörande bilar verklighet.