丰田中研开发识别距离达80m的激光雷达-电子工程世界

丰田中央研究所试制出了车载近红外线激光雷达系统，配备在行驶的汽车上，可三维识别周围的行人、汽车、建筑物及地形等，并在“第61届应用物理学会春季学术演讲会”（2014年3月17～20日于日本青山学院大学相模原校区举行）上，公布了试制系统的实验结果（演讲编号：17p-E9-5）。

开发系统获得的距离信息（上）和图像（丰田中研在“ISSCC 2013”上公布的内容）

激光雷达是实现自动控制车速等的ACC（主动巡航控制系统）以及未来的自动驾驶要使用的核心技术。可由照射的激光及其反射光，实时三维识别周围的形状。还可与地图信息对照，推断当前位置。但目前能够买到的产品十分有限。各公司开展的自动驾驶实验大多使用美国Velodyne公司制造的激光雷达。丰田中研也曾利用Velodyne公司的产品进行过新一代驾驶系统的研究。

此次丰田中研使用的试制系统以6面反射镜来扫描波长为870nm的激光（图1）。该反射镜既可将激光二极管的光向周围发射，还可用于将对象物的反射光导入受光元件（光二极管）的光路控制。

图1：激光雷达的受光部多面反射镜（上）和受光芯片。（照片由丰田中央研究所提供（《第61届应用物理学会春季学术演讲会演讲预稿集》、p.25、2014年3月））

对象物的反射光用该公司开发的专用芯片接收，获得二维图像。距离信息通过手势识别等使用的ToF（Time of Flight）方式来推断的。

专用芯片集成有16列×1个的受光元件。使用该受光元件，通过多面反射镜的1面来捕捉周围空间的16列×202点。也就是说，通过围绕多面反射镜的6个面（1帧）来拍摄96列×202点。帧频为10Hz。

专用芯片的受光部采用适于高灵敏化的雪崩光电二极管。因灵敏度提高，易受到会成为噪声的阳光等干扰，因此还采取了消除噪声影响的措施。具体为时空域直方图处理：以24点（6×4）为1组，只有组内的多个点同时检测到受光时，才视为接收到了激光反射光。受光元件和信号处理部集成在设计规则为180nm的CMOS芯片上。

经实验确认，识别出了假想为穿着黑衣服的行人的板状物体（宽30cm，反射率为9％）。反复进行了1000次的结果，80m以内的识别率达到90％以上。

另外，尽管光源使用的是激光，但据称用为脉冲宽度为4ns的脉冲状，达到了无损眼睛的安全标准。

引用地址：丰田中研开发识别距离达80m的激光雷达

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