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        科學(xué)家研發(fā)新版高靈敏度激光雷達

        2016-02-26 02:55:20
        中國光學(xué) 2016年1期
        關(guān)鍵詞:檢測

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        科學(xué)家研發(fā)新版高靈敏度激光雷達

        對于機器而言,視覺是測距的過程,雷達或是紅外線傳感器發(fā)射的光束打在障礙物上會反射回來,通過發(fā)射到反射回來的時間計算出距離,從而知道那個位置有某個東西存在。

        機器視覺遠不能達到人眼的效果,但機器的優(yōu)勢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,可以拍到障礙物背后的3D圖像。這款攝像機與微軟最新的Xbox Kinect感測器的工作方式相同,發(fā)射微波脈沖并追蹤獲得反饋的時間,并利用計算機成像技術(shù)生成圖像。但是這種成像技術(shù)很慢,需要花費較長的時間。如果你想知道拐角處是否有車過來,它是沒辦法及時做到的。

        英國赫瑞·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)了一套跟激光雷達類似的系統(tǒng),不過反應(yīng)更快更靈敏,它可以在短短幾秒鐘檢測出隱藏的物體。

        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,其先進的攝像頭模塊非常敏感,它可以跟蹤單個光子的光。系統(tǒng)會向周圍發(fā)射數(shù)百萬的脈沖波,當(dāng)這些脈沖波到達地面后會以球狀波發(fā)散出去,碰到障礙物后會再反射回來,當(dāng)這些反射回來的光出現(xiàn)在攝像頭的“視線”范圍內(nèi),通過計算來回的時間,就可以判斷出障礙物的位置。攝像頭以2×1010幀/s的速度進行拍攝,位置的精確度能達到cm量級。

        根據(jù)他們在Nature Photonics上發(fā)表的論文,他們用一個30 cm高的泡沫小人當(dāng)做實驗對象,讓小人以2.8 cm/s的速度移動,在這個過程中監(jiān)測出小人的具體位置。Gariepy表示目前他們只是通過這個實驗證實了這個概念的可能性,未來他們希望將這項技術(shù)應(yīng)用于真實的環(huán)境中,比如汽車系統(tǒng),可用于避免汽車的碰撞。

        團隊希望能更快更遠地檢測?,F(xiàn)在得到具體位置需要花費5 s,3 s是SPAD相機用來接收數(shù)據(jù),另外2 s是用來計算的。他們希望將整個過程壓縮到1 s。而在檢測距離上,目前只能檢測到1 m左右距離的物體,而他們希望能實現(xiàn)10 m的檢測。

        現(xiàn)在的無人駕駛汽車同樣使用的是激光雷達來檢測前方是否有障礙物,從而保障交通安全。但面對現(xiàn)實生活中無處不在的變數(shù),無人駕駛需要更加明慧的“眼睛”才能將安全風(fēng)險降到最低。當(dāng)然,他們也同時面臨一些激光雷達普遍存在的問題,比如當(dāng)空氣中有霧、有灰塵、有煙時,是無法進行檢測的。

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