LiDAR-oplossing lijkt de monitoring van transportinfrastructuur aan te pakken

Toshiba heeft een bijgewerkte versie van zijn solid-state LiDAR-oplossing onthuld, die nu een maximaal detectiebereik van 200 meter ondersteunt en veel hogere resolutieniveaus biedt.

Volgens Toshiba zullen de verbeterde prestaties van de LiDAR-eenheid helpen om de overgang naar autonoom rijden te versnellen en toepassingsmogelijkheden te openen voor het bewaken van de transportinfrastructuur, in gebieden zoals vroege detectie van verzakkingen of aardverschuivingen, sneeuwbedekking of gevallen voorwerpen op wegen .

De huidige methoden voor het bewaken van de transportinfrastructuur zijn afhankelijk van camera's, maar hun prestaties worden verslechterd door lage lichtniveaus en ongunstige weersomstandigheden. De LiDAR-eenheid van Toshiba biedt een alternatief voor heldere, robuuste 3D-scanning over lange afstanden en objectdetectie in een breed scala aan licht- en weersomstandigheden. Het is ook extreem compact, meet slechts een derde van de grootte van het eerdere prototype dat in juli 2020 werd aangekondigd, en wordt door het bedrijf beschouwd als de kleinste ooit in de branche.

“We hebben technologieën ontwikkeld die essentieel zijn voor een compacte solid-state LiDAR-oplossing met een hoge resolutie en een groot bereik die robuust en eenvoudig te implementeren is. Er wordt een grote vraag naar een dergelijke veelzijdige oplossing verwacht in zowel de toepassingen voor het monitoren van autonoom rijden als de transportinfrastructuur”, zegt Akihide Sai, Senior Research Scientist bij Toshiba's Corporate Research & Development Center. "We kijken ernaar uit om deze LiDAR-eenheid van de volgende generatie in te zetten in installaties langs de weg."

De kern van de LiDAR-eenheid is een aantal innovaties die Toshiba heeft aangebracht aan zijn silicium fotomultiplier (SiPM) lichtontvangende chips om de bereikte beeldresolutie te verbeteren.

Elke SiPM bestaat uit lichtontvangende cellen die worden aangestuurd door transistoren. De nieuwe chips hebben kleinere Transistor modules, en elimineer de bufferlagen die de transistors beschermen. In plaats daarvan worden nieuw ontwikkelde isolerende sleuven tussen de transistoren en de lichtontvangende cellen geplaatst. Het potentiële probleem van verminderde lichtgevoeligheid als gevolg van het gebruik van kleinere transistors is aangepakt door de toevoeging van een high-weerstand spanning sectie om de spanningsingang naar de lichtontvangende cel te verhogen.

Deze innovaties hebben de grootte van de SiPM met 75% verminderd en de lichtgevoeligheid met 50% verhoogd in vergelijking met de voorganger van juli 2020. Er kunnen nu meer SiPM's in hetzelfde pakket worden geplaatst, waardoor de resolutie wordt verhoogd tot 1200 x 80 pixels (wat een verbetering van 4x is).

Boven: Toshiba's SiPM bevat veel kleinere transistors, een hoogspanningsingangsgedeelte, plus isolerende sleuven

Toshiba heeft er ook voor gezorgd dat de nieuwe LiDAR-eenheid een grotere duurzaamheid vertoont die essentieel is voor gebruik buitenshuis in alle weersomstandigheden.

Een temperatuurcompensatiemechanisme past automatisch de spanningsingang aan die op de lichtontvangende cellen wordt toegepast om het effect van externe temperatuurveranderingen te verminderen. Dit betekent dat verhoogde SiPM-prestaties behouden blijven ondanks eventuele schommelingen in de omgevingstemperatuur. Bovendien heeft Toshiba, door gebruik te maken van componenten met een hoge dichtheid, de totale omvang van de LiDAR-projector en -ontvanger teruggebracht tot een volume van 350 cc.