豐田中研開發(fā)識別距離達80m的激光雷達

豐田中央研究所試制出了車載近紅外線激光雷達系統(tǒng)，配備在行駛的汽車上，可三維識別周圍的行人、汽車、建筑物及地形等，并在“第61屆應用物理學會春季學術演講會”（2014年3月17～20日于日本青山學院大學相模原校區(qū)舉行）上，公布了試制系統(tǒng)的實驗結果（演講編號：17p-E9-5）。

開發(fā)系統(tǒng)獲得的距離信息（上）和圖像（豐田中研在“ISSCC 2013”上公布的內(nèi)容）

激光雷達是實現(xiàn)自動控制車速等的ACC（主動巡航控制系統(tǒng)）以及未來的自動駕駛要使用的核心技術?？捎烧丈涞募す饧捌浞瓷涔猓瑢崟r三維識別周圍的形狀。還可與地圖信息對照，推斷當前位置。但目前能夠買到的產(chǎn)品十分有限。各公司開展的自動駕駛實驗大多使用美國Velodyne公司制造的激光雷達。豐田中研也曾利用Velodyne公司的產(chǎn)品進行過新一代駕駛系統(tǒng)的研究。

此次豐田中研使用的試制系統(tǒng)以6面反射鏡來掃描波長為870nm的激光（圖1）。該反射鏡既可將激光二極管的光向周圍發(fā)射，還可用于將對象物的反射光導入受光元件（光二極管）的光路控制。

圖1：激光雷達的受光部多面反射鏡（上）和受光芯片。（照片由豐田中央研究所提供（《第61屆應用物理學會春季學術演講會演講預稿集》、p.25、2014年3月））

對象物的反射光用該公司開發(fā)的專用芯片接收，獲得二維圖像。距離信息通過手勢識別等使用的ToF（Time of Flight）方式來推斷的。

專用芯片集成有16列×1個的受光元件。使用該受光元件，通過多面反射鏡的1面來捕捉周圍空間的16列×202點。也就是說，通過圍繞多面反射鏡的6個面（1幀）來拍攝96列×202點。幀頻為10Hz。

專用芯片的受光部采用適于高靈敏化的雪崩光電二極管。因靈敏度提高，易受到會成為噪聲的陽光等干擾，因此還采取了消除噪聲影響的措施。具體為時空域直方圖處理：以24點（6×4）為1組，只有組內(nèi)的多個點同時檢測到受光時，才視為接收到了激光反射光。受光元件和信號處理部集成在設計規(guī)則為180nm的CMOS芯片上。

經(jīng)實驗確認，識別出了假想為穿著黑衣服的行人的板狀物體（寬30cm，反射率為9％）。反復進行了1000次的結果，80m以內(nèi)的識別率達到90％以上。

另外，盡管光源使用的是激光，但據(jù)稱用為脈沖寬度為4ns的脈沖狀，達到了無損眼睛的安全標準。