Новый алгоритм улучшает точность датчиков расстояния в 1000 раз

В статье, которая опубликована в журнале IEEE Access, группа Camera Culture лаборатории Media Lab Массачусетского технологического института (MIT) предложила новый, более точный вычислительный подход к измерению времени пролёта световых сигналов от объекта сцены до сенсора.

Увеличение разрешения на три порядка сделает машины с автономным управлением значительно более практичными, так как позволит с большой точностью определять расстояние до препятствий на пути в условиях ограниченной видимости, в снег или туман.

Коммерческие времяпролетные (Time of Flight, ToF) системы на дистанции в 2 м дают ошибку в измерении расстояния примерно в сантиметр. Такой точности хватает для помощи при парковке, но с ростом дистанции ошибка увеличивается экспоненциально, оставляя меньше шансов на принятие правильного решения при управлении быстродвижущимся автомобилем.

Опытная ToF-система, созданная в MIT, на двух метрах обеспечивает точность 3 мкм, а эксперимент на сегменте оптического кабеля с установленными по всей его длине фильтрами для имитации ослабления сигнала в реальных дорожных условиях, дал ошибку всего в один сантиметр на полукилометровой дистанции.

Разрешение традиционных дальномеров ограничивается предельной частотой измерений, составляющей около 100 МГц. Для того чтобы обойти это ограничение учёные использовали метод интерферометрии, который заключается в анализе интерференционный картины, возникающей при смешивании опорного и зондирующего лучей.

В чистом виде интерферометрия малоприменима в автомобилях, так как механическая вибрация нарушает синхронизацию лучей. В новой системе вместо того, чтобы пытаться синхронизировать два высокочастотных оптических сигнала, инженеры MIT просто модулировали принимаемый сигнал, причём уже в электронном виде. Этот метод даёт тот же результат, что и интерферометрия, но гораздо более подходит для автомобильных приложений.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365