| 0 |
|
Міжнародна група дослідників із Торонтського університету та компанії Ciena розробила лідар принципово нового типу. Пристрій здатний за один вимір визначати не лише точне розташування та швидкість об'єкта, а й фізичні властивості матеріалу його поверхні.
Ця технологія може радикально змінити ефективність систем комп'ютерного зору в робототехніці, безпілотному транспорті та сфері дистанційного зондування Землі.
Більшість комерційних лідарів, які зараз встановлюються на автономні автомобілі, працюють за принципом вимірювання часу польоту лазерного променя (Time-of-Flight) і здатні визначати лише відстань до перешкоди, створюючи тривимірну карту точок. Окремі нові моделі навчилися фіксувати швидкість, але для повноцінного та безпечного автопілота цього замало.
«Для адекватного сприйняття реального світу машині необхідно розуміти, з чим саме вона взаємодіє і яка поверхня у цього об'єкта, - пояснює провідний автор дослідження Донгю Ду (Dongyu Du) з Торонтського університету. - Наша система використовує всього один імпульс для кожної сканованої точки, щоб з міліметровою точністю визначити відстань, швидкість і матеріал поверхні, залишаючись при цьому абсолютно безпечною для людського ока».
Опис технології опубліковано в науковому журналі Optica. В основі винаходу лежить адаптація стандартного телекомунікаційного обладнання для аналізу поляризації світла.
Ідея проєкту народилася під час спільної роботи вчених із фахівцями мережевого гіганта Ciena. Вони досліджували, як пристосувати когерентний оптичний модем для завдань оптичного сканування. Такі модеми випускаються масово і використовуються для передачі інтернет-трафіку між містами та континентами через оптоволокно. Вони вміють керувати світлом і вимірювати його параметри (частоту, поляризацію, фазу та амплітуду) з екстремальною швидкістю та точністю.
Вчені зібрали лідар, де такий модем виступає одночасно і передавачем, і приймачем.
В ньому лазерне джерело підсвічує ціль променем, який хаотично модулюється на надвисоких швидкостях у двох перпендикулярних (ортогональних) каналах поляризації.
Коли промінь відбивається від об'єкта, система аналізує не лише час його повернення, а й те, як саме змінилися поляризаційні властивості світла після удару об поверхню.
Головною інженерною проблемою було те, що корисний поляризаційний сигнал сильно спотворювався внутрішньою оптикою самого лідара та зовнішніми шумами. Щоб розв'язати цю проблему, команда розробила нову математичну модель поширення світла та алгоритми, які навчилися відокремлювати корисний сигнал від паразитного складового елемента.
Під час серії контрольованих тестів із рухомими та статичними об'єктами новий лідар повністю перевершив наявні аналоги. Особливо сильно різниця помітна в зонах зі слабким сигналом (де звичайні сенсори «сліпнуть» через шум), а також в умовах надто яскравого фонового сонця.
У ході експериментів лідар безпомилково розрізнив базові матеріали, що зустрічаються щодня: метали, пластики та предмети з різним рівнем шорсткості. Вчені досягли цього завдяки аналізу «поляризаційних спеклів» - інтерференційних візерунків лазерного світла, які несуть у собі детальну інформацію про мікротекстуру матеріалу.
Останнім і найважливішим тестом стала перевірка роботи сенсора в умовах розсіювального середовища з оптичною щільністю до 4,76. На практиці це означає, що лідар зміг успішно формувати чітке зображення та зчитувати дані в умовах, коли видимість була практично нульовою через сильний туман, зливу чи пилову бурю.
Наразі розробка перебуває на стадії робочого дослідницького прототипу. Наступним кроком команди є розширення смуги пропускання апаратної частини, щоб прискорити передачу даних і забезпечити миттєве сканування динамічних сцен у реальному часі на жвавих міських дорогах.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
