Könnte das Schrumpfen einer Schlüsselkomponente dazu beitragen, autonome Autos erschwinglich zu machen?

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Ingenieure und Wirtschaftsführer arbeiten seit Jahren an autonomen Autos, aber es gibt ein großes Hindernis, sie billig genug zu machen, um alltäglich zu werden: Sie brauchten eine Möglichkeit, die Kosten für Lidar zu senken, die Technologie, die es Roboternavigationssystemen ermöglicht, Fußgänger und andere Gefahren entlang der Fahrbahn zu erkennen und ihnen auszuweichen, indem sie Lichtwellen an diesen potenziellen Hindernissen abprallen lassen.Heutige Lidars verwenden komplexe mechanische Teile, um die blitzlichtgroßen Infrarotlaser wie die altmodischen Bubblegum-Leuchten auf Polizeiautos herumwirbeln zu lassen – zu Kosten von 8.000 bis 30.000 Dollar.

Aber jetzt arbeitet ein Team unter der Leitung der Elektroingenieurin Jelena Vuckovic daran, die mechanischen und elektronischen Komponenten in einem Dach-Lidar auf einen einzigen Siliziumchip zu reduzieren, der ihrer Meinung nach für nur wenige hundert Dollar in Massenproduktion hergestellt werden könnte.Das Projekt ist das Ergebnis jahrelanger Forschung in Vuckovics Laboratorium, um einen praktischen Weg zu finden, eine einfache Tatsache auszunutzen: Ähnlich wie Sonnenlicht durch Glas scheint Silizium für das von Lidar (kurz für Light Detection and Ranging) verwendete infrarote Laserlicht transparent.In einer Studie, die in Nature Photonics veröffentlicht wurde, beschreiben die Forscher, wie sie das Silizium so strukturiert haben, dass seine Infrarot-Transparenz genutzt wurde, um die Kraft der Photonen, der eigentümlichen Teilchen, aus denen Lichtstrahlen bestehen, zu kontrollieren, zu fokussieren und nutzbar zu machen.Das Team verwendete einen Prozess namens Inverses Design, den Vuckovics Labor in den letzten zehn Jahren bahnbrechend entwickelt hat.

Das inverse Design beruht auf einem leistungsstarken Algorithmus, der einen Entwurf für die eigentlichen photonischen Schaltkreise entwirft, die bestimmte Funktionen erfüllen – in diesem Fall das Herausschießen eines Laserstrahls vor einem Auto, um Objekte auf der Straße zu lokalisieren, und die Weiterleitung des reflektierten Lichts zurück zu einem Detektor.

Basierend auf der Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Lichtimpuls vorwärts gesendet wird, und dem Zeitpunkt, an dem der Strahl zurück zum Detektor reflektiert wird, messen Lidars den Abstand zwischen Auto und Objekten.Das Team von Vuckovic brauchte zwei Jahre, um das Schaltungslayout für das Lidar-on-a-Chip zu erstellen….

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