基于微电机系统的大规模光学LiDAR
Xiaosheng Zhang1, Kyungmok Kwon1, Johannes Henriksson1
1Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, USA.
Nature
|March 10, 2022
概括
本研究使用焦平面开关阵列 (FPSA) 进行高分辨率3D成像的16384像素固态LiDAR. 这种进步有望为自动驾驶系统和移动设备提供紧,高性能的传感器.
科学领域:
- 光学和传感器技术
- 机器感知与机器人
背景情况:
- 三维 (3D) 图像传感器对于机器感知至关重要,但目前的光检测和测距 (LiDAR) 设备通常受到机械扫描仪的限制.
- 现有的基于焦平面阵列的3D传感器提供了固态优势,但其分辨率较低,通常为512像素或更低.
研究的目的:
- 开发一个高分辨率的固态激光雷达传感器,具有广的视野和精确的定位能力.
- 展示一个集焦平面开关阵列 (FPSA) 的单体光子芯片的可行性,用于先进的3D成像.
主要方法:
- 在光子芯片上开发128x128元焦平面开关阵列 (FPSA),集成网格天线和MEMS驱动的光学开关.
- 用于3D成像的128x96线束子射线的实验测试.
- 使用频率调制连续波 (FMCW) 在单静态配置进行距离测量.
主要成果:
- 实现了16384像素的LiDAR,视野为70°x70°,定位分辨率为0.6°x0.6°.
- 显示了0.050°x0.049°的狭窄光束分歧和MHz以下的随机访问光束定位.
- 在3D成像中达到1.7厘米的距离分辨率.
结论:
- 开发的FPSA技术可以实现高分辨率的固态激光雷达,具有卓越的性能指标.
- 在光子芯片上的单体集成和通过CMOS造厂的大规模生产的潜力为无处不在的3D传感铺平了道路.
- 这项技术将对自动驾驶汽车,无人机,机器人和智能手机产生重大影响.
