Исследователи из Саутгемптона и Сан-Франциско разработали первую компактную систему визуализации 3D-LiDAR, которая по своим характеристикам и точности превосходит самые современные механические системы, используемые в настоящее время.

3D LiDAR может обеспечить точное построение изображений и карт для многих приложений; это «глаза» для автономных автомобилей, которые используются в программном обеспечении для распознавания лиц, а также в автономных роботах и дронах. Точная визуализация важна для машин, чтобы отображать физический мир и взаимодействовать с ним, но размер и стоимость технологии, необходимой в настоящее время, ограничивают использование LIDAR в коммерческих приложениях.

Теперь группа исследователей из Pointcloud Inc в Сан-Франциско и Центра оптоэлектронных исследований (ORC) Университета Саутгемптона разработала новую интегрированную систему, в которой используются кремниевые фотонные компоненты и электронные схемы КМОП в одном микрочипе. Разработанный ими прототип стал бы недорогим решением и проложил бы путь к крупносерийному производству недорогих, компактных и высокопроизводительных 3D-камер для обработки изображений для использования в робототехнике, автономных навигационных системах, картографировании строительных площадок для повышения безопасности и здравоохранения.

Грэм Рид, профессор кремниевой фотоники в ORC, сказал: «LIDAR является многообещающим проектом, который в последние годы не мог реализовывать свой потенциал, потому что, хотя эксперты признали, что интегрированные версии могут снизить затраты, необходимая производительность не была достигнута до сих пор.

Система кремниевой фотоники, которую мы разработали, обеспечивает гораздо более высокую точность на расстоянии по сравнению с другими системами LIDAR на базе микросхем на сегодняшний день и большинством механических версий, демонстрируя жизнеспособность столь востребованной интегрированной системы для LIDAR».

Ремус Николаеску, генеральный директор Pointcloud Inc, добавил: «Сочетание высокой производительности и низкой стоимости производства ускорит работу существующих приложений в автономном режиме и с дополненной реальностью, а также откроет новые направления, такие как промышленные и потребительские приложения цифровых двойников, требующие высокой точности глубины, или профилактическое здравоохранение посредством удаленного мониторинга поведения и жизненно важных функций, требующего высокой точности.

«Сотрудничество с командой мирового класса в ORC сыграло важную роль и значительно ускорило развитие технологий».

Последние испытания прототипа, опубликованные в журнале Nature, показывают, что он имеет точность 3,1 миллиметра на расстоянии 75 метров.

Среди проблем, с которыми сталкивались предыдущие интегрированные системы, — трудности с получением плотного массива пикселей, который можно легко решить; это ограничило их размер менее 20 пикселей, тогда как эта новая система является первой крупномасштабной двумерной когерентной детекторной матрицей, состоящей из 512 пикселей. В настоящее время исследовательские группы работают над расширением массивов пикселей и технологии управления лучом, чтобы сделать систему еще лучше подходящей для реальных приложений и еще больше повысить производительность.