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,这个人下午好!非常高兴来到这里和这个人分享这个人最新的五种雷达系统。

这个人未来我应该 达到的目标本来 本来 告诉Siri本来 阿里巴巴开发的智能语音助手,说带我回家吧,说有一个 命令,这个人的车就还还可以自动带这个人回家。本来 这个人都知道这觉得还有很长的路要走,不能实现这点。所以这个人今天要讲的有十几个 主题是PPT上这个人就看的,这个人要达到的ADAS的要求。跟这个人简单介绍目前激光雷达传感器的局限,另外也想和这个人对比不同的传感器技术,也会跟这个人谈一谈接收器的要素,最后简单介绍这个人的OHC 15L硅半导体的激光雷达成像技术。

本来 这个人去跟不同的主机厂说,这个人本来 给出的ADAS要求不一样,这个以前这个人会说本来 这个人的距离是3000米,反射率是10%,所以德国公司会说要3000米,还有这个德国公司会说距离要23000米,本来 在德国路上还有这个是限速的,所以长距离更难实现。整个目标大小是3000米,最高的空间分辨率是小于0.05,这对于这个人目前来说是非常有挑战性的,本来 它的水平视野是3300度,垂直视野是300度,本来 是近距离语录,那本来 是90度,本来 本来 会更高。

本来 它需用在所有的气侯条件下都还还可以行驶,本来 是白天、晚上都还还可以行驶。本来 激光雷达是在晚上会比较好用,假如有一天说白天太阳光很大语录就会有疑问,它的帧率应该是大于20。那先 前会OEM要求的,但这个人的经验是目前为止,这个人觉得这个要求太低了,这个人应该把这个要求更加提高。这个人需用让它更加安全。这个人还需用在上端安装这个的传感器,也要尽量压低成本。

对比不同的传感器技术,支持ADAS的传感器技术这个人做了对比。超声波、CWTOF、PTOF,它也是直接的TOF飞行测距。这个人还还可以对比对这个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觉得前会很高,在白天和晚上的性能不一样,本来 会受到环境光的影响。最后帧率也会比较低,它低是本来 扫描的有所限制。

当然了,这个人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,这个人还还可以对比3种不同的实施方案,1、APD;2、SPAD;3、ESPROS OHC 15L。本来 你看关键的参数,APD基本上在这个限制方面前会比较大的限制,本来 最重要的是敏感性,我的意思是APD和SPAD都整合了所以的东西,尤其是需用渲染目标上的光源。上端这个人还还可以再算数字。这有一个 多 前会需用3000多个光子。本来 这个人的技术只需用20光子,所以它的敏感性几乎是10倍的差距,觉得对CMOS和CCG的传感器也差这样来越多是本来 。

分辨率的疑问。这还还可以不还还可以 屈指可数的光束,而这个就会因为在这里所再次出现的曲线,根本那先 都这样检测出来,所以这是0-5度的分辨率还还可以 否说允许的。最大的疑问是俯近光的疑问,本来 你在汽车上安装传感器,它会试着侦测前面有本来 再次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。

而本来 的俯近光有本来 要比它这个人五种的光更大的。而因为是本来 快门时间需用得开启一定的时间,比如我应该 要要测量270米的距离,这样快门时间就需用要开启130000毫秒这样长的时间,本来 这个快门时间俯近的光还是收取过程中的,你的快门时间越长,这样它接收到的光子就会这样来越多。对着俯近光收取这样来越多,我应该 就看那先 俯近光是从0慢慢往上升的,而快门的噪声也会有所产生。

本来 在实际具体情况中,你距离270米,你抽样的快门时间是1.8毫秒,这个人就分发到了430000个俯近光子这样多,而那先 光子又会从物体上反馈回来的回波光子产生冲突。而它拍摄噪声的俯近光子是有67个,这样为了进行安全的政策,这也本来 MEMS所显示出来的,而系统的参数是对它还还可以进行有所免疫的,光的波段是25毫米。所以这还还可以看出来是比较强大的镜片。这个人能说的是取决于俯近光,这个人需用一定的光子去做到安全的侦测,也本来 28有一个 光子。做有一个 简单的数学题,它在这个时间中收到430000个光子,本来 反射阵列过来有3000个光子,最后动态的结果只会达到3.5分贝,这个信噪比还是比较低的。

本来 这个人达成3000%的功率脉冲,在3000米距离的以前,本来 这个人把距离加倍,比如加到13000米,还有同样的脉冲,信号本来 就会降到25%,所以这觉得是1/1平方的疑问,当这个人将距离加倍语录,本来 这个人就本来 还里还可以 达到25%,本来 3倍还还可以达到10%。本来 这个人有用这个光的曲线,这个脉冲就还还可以侦测到,本来 它比光脉冲更高。这里所分发的俯近光更低,本来 有距离更有距离。所以要把黄色的这块区域尽本来 维持在低的区域。

如何做到这点?和这个人做开发的办法有关系。是这个人的成像仪这块。这个人所分发的俯近光的数量有一个 线性关系,如何降低所分发的俯近光呢?很简单,本来 去运用测量时间,比方这个人分发的光子能减少10倍就还还可以去成功的降低这个人的信噪比,最直接的办法本来 去重新十月快门时间。而这本来 关键的疑问。每个系统前会有的关键时间,不管有这样装CCT,那先 都这样关系,抽样时间本来 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,滤波器本来 有用,本来 不一定有用。短暂的过滤也本来 有效,统计数据还还可以降低帧率,本来 降低快门时间。本来 你谁能谁能告诉我你那先 以前会收到回来的回波。本来 距离更短所需用的时间更短,所以APD和SPAD前会内在固有的限制,这是本来 这个人的快门时间相对较长。

这个人所对应的办法是那先 呢,如何处里这个疑问呢?这个人的办法是将即将撤销来的信号抽样,本来 是以有一个 个小桶为单位进行抽样。本来 这个人本来 2毫秒分发到300样件,你所需用的时间也会相应的缩小。也本来 说所需用的时间是降低了300倍,本来 它需用那先 条件不能实现这点呢?首先需用非常快速和高性能的CCD,CCD需用达到3000MHZ,需用非常快速的ADC,还需用非常低噪声的接收端,同去还需用非常高量的接收端。在接收端还还可以接收到23000MHZ,这是非常快的下行时延 。对于ADC这块每个样件本来 每秒要接收2.5亿象素这样多。

雷达的工作原理是在接下来几页PPT中显示出来,这个人这里是有一个 光子的探测器,它会生产出电子的电核,通过吸收那先 光子,本来 再把那先 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、沿着一定的下行时延 传送到这个的地方去。这是取决于各个零件插进上端的时间间隔,所以地点取决于时间的变化。在传送的终端有这样有一个 电核的独处。对于效果我会讲更多的细节。

这上端是由光子产生的电核,横轴本来 这个人的这条传送带、柱状图,这边前会很小的电核,越靠近纵轴越高。这个人会把它靠近电核上去。每个取样时间前会4-5微秒,所以俯近的环境光就本来 在最开始英文英语 的时间段是有环境光的,所以它这样多再影响长期的取样。时间长了以前就会有本来 的图,所以这个人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,比如这个人用1.8微秒的取样时间是还还可以分发430000个环境光产生的光子。分解到每5纳秒上端每个小电极上端还里还可以 12.有一个 光子了,环境短噪音光子就会从本来 的67降到现在每个小电极里的3.5,3.5×4,差这样来越多是14,所以理论上这个人还还可以用1有一个 光子来测量距离。有一个 比较重要的是隔相同去间进行取样,所以这个人是有不同的时间的反射。本来 用本来 的传感器,在车上端用激光雷达本来 的传感器,用传感器就还还可以接收到前面的车子返回来的光,本来 由不同的时间返回不同的光源。

这上端有一个 图是这个人缘何在Q和S未到达以前这个人缘何安装这个人的系统的,缘何安装这个人的成像系统的。这个人还还可以就看边界,本来 像素场的边界,横线是一行,觉得有所以行,竖的列前会所以列,这里只列出一行和一列做参照,在这个人的系统当中是有一个 垂直的激光纵列,这个人也是有MEMS,本来 们这个纵向的垂直的激光器就会根据不同的时间选则激光器。

有一束光发过来的以前就会选则最近的激光器,就会通过本来 的办法进入这个人的成像系统里。激光进入系统以前就会自动在横轴方向进行分离,分到300个小的块上端。在这个位置就还还可以直接被象素所感知,本来 分到不同小的电极当中去。这个人就还还可以就看脉冲,脉冲在不断的增加。从这个图还里还可以就看有一个 纵列每发过来一束光线就有一个 读数,本来 对读数进行数据分发。整个运转过程是非常快的,以前说3000米,觉得也就还里还可以 2微秒的事情,2微秒本来 走完了整个传送带的过程了,它觉得就本来 分了4次,一共是13000个小电极。

本来 这个人分成有一个 纳秒,很本来 这个精确度就这样这样高,本来 5纳秒觉得因为1.5米,本来 来回的距离。也合适75厘米的测量距离,本来 做分析语录,这个人就会发现这里时不时前会这样信号的,到上端时不时再次出现信号。这边的距离全部前会5纳秒,也是用这个人以前的等式。用这个人这个等式就还还可以计算上端的脉冲的重力,本来 还还还可以衡量来的时间,通过来去的时间差测算物体的距离,所以从上端1号就还还可以看出整个是75厘米左右。

比如这个人有一个 反射率比较低的物体,是上端,下面是比较高反射率的。上端是有一个 截面,这个截面本来 像这个人看的下面的柱状图一样,是低反射率的物体。这个人用这个等式就还还可以算出来它的距离,合适算出来是5-10厘米。这是这个人使用这个等式所分发到的数据,这个数据也是当时这个人做实验的以前强日光的以前,从头顶射下来的强日光。

看上端的图,这个人需用5有一个 电子来达到这个人的测量性,来达到3000%的测量度,到这里是10厘米,本来 探到10厘米需用3000个可探测的电子。根据不同的来光量,这边是3000,往后是30000个电子,下面是30000,这个人还还可以在图上根据不同的横轴读出纵轴的数据,这个人能测有十几个 米的东西。

这边是用这个人的成像系统分发的图像。这是这个人用RGB摄像头,它也是有3D的点,这个人还还可以就看上端有所以垂直的线条。它的分辨率也很高,下面的图也是这个人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,所以它的转化率是很高的。另外它的像素率合适能达到每秒30000万,所以这个人还还可以把这个像素率提高到30000万,从本来 的3000万左右提高到30000万,帧率还还可以达到312,本来 用这个人的成像仪把帧率提高312,这个人的成像仪从性能各方面来讲都比现有的性能高所以。

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