科學(xué)家研發(fā)新版高靈敏度激光雷達(dá)

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科學(xué)家研發(fā)新版高靈敏度激光雷達(dá)

對(duì)于機(jī)器而言，視覺(jué)是測(cè)距的過(guò)程，雷達(dá)或是紅外線傳感器發(fā)射的光束打在障礙物上會(huì)反射回來(lái)，通過(guò)發(fā)射到反射回來(lái)的時(shí)間計(jì)算出距離，從而知道那個(gè)位置有某個(gè)東西存在。

機(jī)器視覺(jué)遠(yuǎn)不能達(dá)到人眼的效果，但機(jī)器的優(yōu)勢(shì)在于可以穿透障礙物看到它背后的東西。麻省理工學(xué)院研發(fā)了一款微波攝像機(jī)，可以拍到障礙物背后的3D圖像。這款攝像機(jī)與微軟最新的Xbox Kinect感測(cè)器的工作方式相同，發(fā)射微波脈沖并追蹤獲得反饋的時(shí)間，并利用計(jì)算機(jī)成像技術(shù)生成圖像。但是這種成像技術(shù)很慢，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。如果你想知道拐角處是否有車(chē)過(guò)來(lái)，它是沒(méi)辦法及時(shí)做到的。

英國(guó)赫瑞·瓦特大學(xué)的物理系博士生 Genevieve Gariepy和她的同學(xué)們一起研發(fā)了一套跟激光雷達(dá)類(lèi)似的系統(tǒng)，不過(guò)反應(yīng)更快更靈敏，它可以在短短幾秒鐘檢測(cè)出隱藏的物體。

該攝像頭采用回聲定位技術(shù)，定位盲區(qū)附近的物體。同時(shí)，其先進(jìn)的攝像頭模塊非常敏感，它可以跟蹤單個(gè)光子的光。系統(tǒng)會(huì)向周?chē)l(fā)射數(shù)百萬(wàn)的脈沖波，當(dāng)這些脈沖波到達(dá)地面后會(huì)以球狀波發(fā)散出去，碰到障礙物后會(huì)再反射回來(lái)，當(dāng)這些反射回來(lái)的光出現(xiàn)在攝像頭的“視線”范圍內(nèi)，通過(guò)計(jì)算來(lái)回的時(shí)間，就可以判斷出障礙物的位置。攝像頭以2×1010幀/s的速度進(jìn)行拍攝，位置的精確度能達(dá)到cm量級(jí)。

根據(jù)他們?cè)贜ature Photonics上發(fā)表的論文，他們用一個(gè)30 cm高的泡沫小人當(dāng)做實(shí)驗(yàn)對(duì)象，讓小人以2.8 cm/s的速度移動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中監(jiān)測(cè)出小人的具體位置。Gariepy表示目前他們只是通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這個(gè)概念的可能性，未來(lái)他們希望將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于真實(shí)的環(huán)境中，比如汽車(chē)系統(tǒng)，可用于避免汽車(chē)的碰撞。

團(tuán)隊(duì)希望能更快更遠(yuǎn)地檢測(cè)?，F(xiàn)在得到具體位置需要花費(fèi)5 s，3 s是SPAD相機(jī)用來(lái)接收數(shù)據(jù)，另外2 s是用來(lái)計(jì)算的。他們希望將整個(gè)過(guò)程壓縮到1 s。而在檢測(cè)距離上，目前只能檢測(cè)到1 m左右距離的物體，而他們希望能實(shí)現(xiàn)10 m的檢測(cè)。

現(xiàn)在的無(wú)人駕駛汽車(chē)同樣使用的是激光雷達(dá)來(lái)檢測(cè)前方是否有障礙物，從而保障交通安全。但面對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中無(wú)處不在的變數(shù)，無(wú)人駕駛需要更加明慧的“眼睛”才能將安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。當(dāng)然，他們也同時(shí)面臨一些激光雷達(dá)普遍存在的問(wèn)題，比如當(dāng)空氣中有霧、有灰塵、有煙時(shí)，是無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)的。