瑷镨瑞思Beat De Coi:OHC 15L硅半导体的激光雷达成像技术

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第二届“光”+智能驾驶技术高峰论坛于2019年9月6日举办,本次论坛邀请了政府部门、咨询机构、整车企业、激光雷达制造商、红外夜视、摄像头等传感器重点企业及知名科研院所等到会研讨,共话光与汽车电子行业市场前景。以下为瑷镨瑞思光学有限公司(ESPROSCEO兼创始人Beat De Coi现场演讲实录:

瑷镨瑞思光学有限公司(ESPROS)CEO兼创始人Beat De Coi

女士们、先生们,我们 我们 我们 下午好!非常高兴来到这里和我们 我们 我们 分享我们 我们 我们 最新的两种雷达系统。

我们 我们 我们 未来愿意达到的目标将会太满太满太满太满我告诉Siri将会阿里巴巴开发的智能语音助手,说带我回家吧,说另另有好多个多命令,我们 我们 我们 的车就才能自动带我们 我们 我们 回家。或者我们 我们 我们 都知道这随便说说还有很长的路要走,才能实现这点。太满太满太满太满我们 我们 我们 今天要讲的有好多个主题是PPT上我们 我们 我们 看完的,我们 我们 我们 要达到的ADAS的要求。跟我们 我们 我们 简单介绍目前激光雷达传感器的局限,另外也想和我们 我们 我们 对比不同的传感器技术,也会跟我们 我们 我们 谈一谈接收器的偏离 ,最后简单介绍我们 我们 我们 的OHC 15L硅半导体的激光雷达成像技术。

将会我们 我们 我们 去跟不同的主机厂说,我们 我们 我们 将会给出的ADAS要求不一样,许多以前我们 我们 我们 会说将会我们 我们 我们 的距离是100米,反射率是10%,太满太满太满太满德国公司会说要100米,还有许多德国公司会说距离要2100米,或者在德国路上还有许多是限速的,太满太满太满太满长距离更难实现。整个目标大小是100米,最高的空间分辨率是小于0.05,这对于我们 我们 我们 目前来说是非常有挑战性的,或者它的水平视野是3100度,垂直视野是100度,将会是近距离话语,那将会是90度,将会将会会更高。

或者它须要在所有的气侯条件下都才能行驶,或者是白天、晚上都才能行驶。将会激光雷达是在晚上会比较好用,我希望说白天太阳光很大话语就会有难题报告 ,它的帧率应该是大于20。哪有好多个一定会OEM要求的,但我们 我们 我们 的经验是目前为止,我们 我们 我们 随便说说什儿 要求太低了,我们 我们 我们 应该把什儿 要求更加提高。我们 我们 我们 须要让它更加安全。我们 我们 我们 还须要在上方安装许多的传感器,也要尽量压低成本。

对比不同的传感器技术,支持ADAS的传感器技术我们 我们 我们 做了对比。超声波、CWTOF、PTOF,它也是直接的TOF飞行测距。我们 我们 我们 才能对比对什儿 不同的传感器在不同指标上的表现,比如目前PTOF的分辨率在垂直距离上随便说说一定会很高,在白天和晚上的性能不一样,将会会受到环境光的影响。最后帧率也会比较低,它低是将会扫描的有所限制。

当然了,我们 我们 我们 还同雷达以及超声波的传感器进行了对比。更进一步看接收端,我们 我们 我们 才能对比3种不同的实施方案,1、APD;2、SPAD;3、ESPROS OHC 15L。将会你看关键的参数,APD基本上在许多限制方面一定会比较大的限制,或者最重要的是敏感性,我的意思是APD和SPAD都整合了太满太满太满太满的东西,尤其是须要渲染目标上的光源。上方我们 我们 我们 才能再算数字。这另另有好多个多一定会须要100多个光子。或者我们 我们 我们 的技术只须要20光子,太满太满太满太满它的敏感性几乎是10倍的差距,随便说说对CMOS和CCG的传感器也差太满是那我。

分辨率的难题报告 。这里才能屈指可数的光束,而什儿 就会因为在这里所突然出现的曲线,根本哪有好多个都没办法 检测出来,太满太满太满太满这是0-5度的分辨率不才能说允许的。最大的难题报告 是附进光的难题报告 ,将会你在汽车上安装传感器,它会试着侦测前面有将会突然出现骑自行车的行人,传感器不仅收到行人的光,也会收获道路太阳反射过来的光源。

而那我的附进光有将会要比它被委托人两种的光更大的。而因为是将会快门时间须要得开启一定的时间,比如我愿意测量270米的距离,没办法 快门时间就须要要开启1100毫秒没办法 长的时间,或者什儿 快门时间附进的光还是收取过程中的,你的快门时间越长,没办法 它接收到的光子就会太满。对着附进光收取太满,我能 看完哪有好多个附进光是从0慢慢往上升的,而快门的噪声也会有所产生。

将会在实际情况中,你距离270米,你抽样的快门时间是1.8毫秒,我们 我们 我们 就派发到了4100个附进光子没办法 多,而哪有好多个光子又会从物体上反馈回来的回波光子产生冲突。而它拍摄噪声的附进光子是有67个,没办法 为了进行安全的政策,这也太满太满太满太满我MEMS所显示出来的,而系统的参数是对它才能进行有所免疫的,光的波段是25毫米。太满太满太满太满这才能看出来是比较强大的镜片。我们 我们 我们 能说的是取决于附进光,我们 我们 我们 须要一定的光子去做到安全的侦测,也太满太满太满太满我28另另有好多个多光子。做另另有好多个多简单的数学题,它在什儿 时间中收到4100个光子,将会反射阵列过来有100个光子,最后动态的结果只会达到3.5分贝,什儿 信噪比还是比较低的。

将会我们 我们 我们 达成100%的功率脉冲,在100米距离的以前,将会我们 我们 我们 把距离加倍,比如加到1100米,还有同样的脉冲,信号将会就会降到25%,太满太满太满太满这随便说说是1/1平方的难题报告 ,我们 歌词 我们 我们 将距离加倍话语,将会我们 我们 我们 就将会才能达到25%,将会3倍才能达到10%。将会我们 我们 我们 有用许多光的曲线,什儿 脉冲就才能侦测到,将会它比光脉冲更高。这里所派发的附进光更低,将会有距离更有距离。太满太满太满太满要把黄色的这块区域尽将会维持在低的区域。

怎么才能 才能 做到这点?和我们 我们 我们 做开发的土措施有关系。是我们 我们 我们 的成像仪这块。我们 我们 我们 所派发的附进光的数量有另另有好多个多线性关系,怎么才能 才能 降低所派发的附进光呢?很简单,太满太满太满太满我去运用测量时间,比方我们 我们 我们 派发的光子能减少10倍就才能去成功的降低我们 我们 我们 的信噪比,最直接的土措施太满太满太满太满我去重新十月快门时间。而这太满太满太满太满我关键的难题报告 。每个系统一定会有的关键时间,不管有没办法 装CCT,哪有好多个都没办法 关系,抽样时间将会快门时间是最关键的因素。

这是对于APD和SPAD系统的典型处里方案,滤波器将会有用,或者不一定有用。短暂的过滤也将会有效,统计数据才能降低帧率,或者降低快门时间。将会你告诉我你哪有好多个以已经 收到回来的回波。将会距离更短所须要的时间更短,太满太满太满太满APD和SPAD一定会内在固有的限制,这是将会我们 我们 我们 的快门时间相对较长。

我们 我们 我们 所对应的土措施是哪有好多个呢,怎么才能 才能 处里什儿 难题报告 呢?我们 我们 我们 的土措施是将即将注销来的信号抽样,或者是以另另有好多个多个小桶为单位进行抽样。将会我们 我们 我们 太满太满太满太满我2毫秒派发到100样件,你所须要的时间也会相应的缩小。也太满太满太满太满我说所须要的时间是降低了100倍,或者它须要哪有好多个条件才能实现这点呢?首先须要非常快速和高性能的CCD,CCD须要达到100MHZ,须要非常快速的ADC,还须要非常低噪声的接收端,一同还须要非常高量的接收端。在接收端才能接收到2100MHZ,这是非常快的下行数率 。对于ADC这块每个样件将会每秒要接收2.5亿象素没办法 多。

雷达的工作原理是在接下来几页PPT中显示出来,我们 我们 我们 这里是另另有好多个多光子的探测器,它会生产出电子的电核,通过吸收哪有好多个光子,或者再把哪有好多个电核移送到传送带上,基本上就像是工厂上的传送带,把各个部件沿着传送带、沿着一定的下行数率 传送到许多的地方去。这是取决于各个零件倒入上方的时间间隔,太满太满太满太满地点取决于时间的变化。在传送的终端有没办法 另另有好多个多电核的独处。对于效果我会讲更多的细节。

这上方是由光子产生的电核,横轴太满太满太满太满我我们 我们 我们 的这条传送带、柱状图,这边一定会很小的电核,越靠近纵轴越高。我们 我们 我们 会把它靠近电核上去。每个取样时间一定会4-5微秒,太满太满太满太满附进的环境光就太满太满太满太满我在最开始的时间段是有环境光的,太满太满太满太满它不需要影响长期的取样。时间长了以前就会有那我的图,太满太满太满太满我们 我们 我们 做完一整块以前就会进行数据的转换。

回到我以前举的例子里,比如我们 我们 我们 用1.8微秒的取样时间是才能派发4100个环境光产生的光子。分解到每5纳秒上方每个小电极上方才能12.五个光子了,环境短噪音光子就会从那我的67降到现在每个小电极里的3.5,3.5×4,差太满是14,太满太满太满太满理论上我们 我们 我们 才能用1另另有好多个多光子来测量距离。还有另另有好多个多比较重要的是隔相一同间进行取样,太满太满太满太满我们 我们 我们 是有不同的时间的反射。将会用那我的传感器,在车上方用激光雷达那我的传感器,用传感器就才能接收到前面的车子返回来的光,将会由不同的时间返回不同的光源。

这上方有另另有好多个多图是我们 我们 我们 为何会么会在Q和S未到达以前我们 我们 我们 为何会么会安装我们 我们 我们 的系统的,为何会么会安装我们 我们 我们 的成像系统的。我们 我们 我们 才能看完边界,太满太满太满太满我像素场的边界,横线是一行,随便说说有太满太满太满太满行,竖的列一定会太满太满太满太满列,这里只列出一行和一列做参照,在我们 我们 我们 的系统当中是有另另有好多个多垂直的激光纵列,我们 我们 我们 也是有MEMS,那我们 我们 我们 什儿 纵向的垂直的激光器就会根据不同的时间挑选激光器。

有一束光发过来的以前就会挑选最近的激光器,就会通过那我的土措施进入我们 我们 我们 的成像系统里。激光进入系统以前就会自动在横轴方向进行分离,分到100个小的块上方。在什儿 位置就才能直接被象素所感知,或者分到不同小的电极当中去。我们 我们 我们 就才能看完脉冲,脉冲在不断的增加。从什儿 图不都才能看完另另有好多个多纵列每发过来一束光线一定会另另有好多个多读数,或者对读数进行数据派发。整个运转过程是非常快的,以前说100米,随便说说也就才能2微秒的事情,2微秒将会走完了整个传送带的过程了,它随便说说就将会分了4次,一共是11000个小电极。

将会我们 我们 我们 分成五个纳秒,很将会什儿 精确度就没办法 没办法 高,将会5纳秒随便说说因为着1.5米,太满太满太满太满我来回的距离。也合适75厘米的测量距离,将会做分析话语,我们 我们 我们 就会发现这里突然一定会没办法 信号的,到上方突然突然出现信号。这边的距离一定会5纳秒,也是用我们 我们 我们 以前的等式。用我们 我们 我们 什儿 等式就才能计算上方的脉冲的重力,或者还才能衡量来的时间,通过来去的时间差测算物体的距离,太满太满太满太满从上方1号就才能看出整个是75厘米左右。

比如我们 我们 我们 有另另有好多个多反射率比较低的物体,是上方,下面是比较高反射率的。上方是另另有好多个多截面,什儿 截面太满太满太满太满我像我们 我们 我们 看的下面的柱状图一样,是低反射率的物体。我们 我们 我们 用什儿 等式就才能算出来它的距离,合适算出来是5-10厘米。这是我们 我们 我们 使用什儿 等式所派发到的数据,什儿 数据也是当时我们 我们 我们 做实验的以前强日光的以前,从头顶射下来的强日光。

看上方的图,我们 我们 我们 须要5五个电子来达到我们 我们 我们 的测量性,来达到100%的测量度,到这里是10厘米,将会探到10厘米须要100个可探测的电子。根据不同的来光量,这边是100,往后是100个电子,下面是100,我们 我们 我们 才能在图上根据不同的横轴读出纵轴的数据,我们 我们 我们 能测有好多个米的东西。

这边是用我们 我们 我们 的成像系统派发的图像。这是我们 我们 我们 用RGB摄像头,它也是有3D的点,我们 我们 我们 才能看完上方有太满太满太满太满垂直的线条。它的分辨率也很高,下面的图也是我们 我们 我们 车载的成像系统所捕捉的图像。它的分辨率横纵是256×144,它的转换收益很高,太满太满太满太满它的转化率是很高的。另外它的像素率合适能达到每秒100万,太满太满太满太满我们 我们 我们 才能把什儿 像素率提高到100万,从那我的100万左右提高到100万,帧率才能达到312,太满太满太满太满我用我们 我们 我们 的成像仪把帧率提高312,我们 我们 我们 的成像仪从性能各方面来讲都比现有的性能高太满太满太满太满。

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