研究机构开发遗传算法校准高通道数OPA 缩减激光雷达传感器成本和尺寸
盖世汽车 罗珊 2021-03-09 14:32:41
盖世汽车讯 据外媒报道，法国研究机构CEA-Leti开发了遗传算法，校准高通道数光学相控阵（OPA），以缩减激光雷达传感器的成本和尺寸。
（图片来源：CEA-Leti）
OPA是一项新兴技术，由紧密排列的（间距约为1µm）光学天线阵列组成，并在宽角度范围内发射相干光。通过调整每根天线发出的光的相对相位，可改变生成的干涉图。例如，如果天线之间的相位梯度是线性的，则会形成定向波束。通过改变线性梯度的斜率，控制波束的方向，从而实现固态光束的转向。
研究人员Sylvain Guerber表示，“开发高性能OPA将为自动驾驶汽车、全息显示等许多其他应用的低成本激光雷达系统铺平道路。但激光雷达的广泛应用将取决于较低的系统成本和较小的外型尺寸。”要在100m处分辨尺寸为10cm物体，需要一个工作波长为1µm的OPA，并具备由至少1000根天线组成的电路，其中每根天线的间距为1µm。因此，对于基于OPA的商用激光雷达系统而言，开发高通道数的OPA是必不可少的。
目前的激光雷达通常使用重型、功耗大且昂贵的机械波束转向系统，而使用OPA可以提高扫描速度、功耗效率和分辨率。基于OPA的激光雷达系统的另一特点是没有活动部件，仅通过调整天线相位就可实现固态波束转向，从而大大缩减系统尺寸和成本。
此外，研究人员还开发了高级测量装置，可实现晶圆级OPA表征，从而进一步降低传感器成本。Guerber表示，可利用成熟的硅光子平台优势，生产芯片级集成固态光束转向OPA。然而，这只是实现全功能OPA的第一步，因为光束扫描需要初步校准。
由于光学天线数量多，意味着校准过程耗时较长，因此与大规模部署技术不兼容。而采用遗传算法，可对高通道数OPA进行快速、可靠的校准，与以往使用的算法相比，可使校准速度提高1000倍。
然而，Guerber称，OPA应用还需要几年。他表示，“目前仍然存在很多挑战，尤其是在系统层面。激光雷达由许多元素组成，包括激光器、电子驱动器、OPA转向系统、探测器和数据处理能力。这些元素必须共同协作，OPA只是系统的一部分。”
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