IPMS研发MEMS扫描仪让自动驾驶汽车不受干扰地感知周围环境-电子工程世界

据外媒报道，当自动驾驶汽车开过街角，乘客正在后座熟睡，驾驶座上无人乘坐。如果突然有行人从车辆前穿过马路，该辆自动驾驶汽车会自动刹车。

而上述情景很快会成为现实，在自动驾驶汽车中，人只是乘客，汽车可以独立驾驶，识别障碍和危险。为了让车辆识别周围环境，激光雷达传感器会代替驾驶员的眼睛。激光雷达即光探测和测距技术，可以测量物体与车辆之间的距离。其工作的原理是将激光信号发射到环境中，再分析反射回来的激光信号。

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（图片来源：弗劳霍恩夫光电微系统研究所）

德国德累斯顿弗劳霍恩夫光电微系统研究所（Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems，IPMS）的一组研究人员正在研发一种微扫描镜（MEMS扫描仪），可以让汽车可靠且不受干扰地感知周围环境。该微扫描镜（MEMS扫描仪）可以满足自动驾驶的所有要求，同时该微扫描镜尺寸小，可集成到汽车上。研究团队正在研发“扫描眼”方法，以实现三维数字化视觉。微扫描镜模块通过在二维空间发射激光以扫描环境，由探测器信号（如飞行时间测量、编码脉冲或FWCW信号解调）确定物体反射回来的三维激光。

目前用于自动驾驶汽车的激光雷达系统都是基于绕轴旋转的大型旋转镜，由于尺寸大、重量重，很难集成到车辆中，此外，此类旋转镜制造成本高，旋转部件易受振动和冲击，从而导致测量不准确，在最坏的情况下，还有可能导致系统故障和事故。还有一个选择是固态激光雷达，无需移动部件，尺寸小，可以集成到车辆中，不过只能探测距离较远的物体，而安全的自动驾驶需要探测几厘米至几百米范围内的物体。

弗劳霍恩夫光电微系统研究所研究员Grahmann博士解释表示：“我们研发的MEMS扫描仪的特别之处在于，能够可靠地探测周围所有距离范围内的物体。此外，该部件重量轻，可以集成到车辆中。而且尽管非常灵活，却不会受到汽车振动的影响，因而可以在不测量运动模糊信息的情况下，探测周围环境。因此，IPMS设计的扫描镜既满足了机械灵活性，又符合了固态激光雷达系统稳定性的要求，进而可以实现安全的自动驾驶。由于IPMS研发的MEMS扫描镜由单晶硅制成，因而非常牢固、抗冲击、抗疲劳。在生产过程中采用的具成本效益的半导体制造工艺使其尺寸能够扩展，而且该半导体芯片的CMOS兼容性使其能够集成至现有系统中。”

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