Peningkatan 1000 Kali Lipat yang Revolusioner ke Sensor Kedalaman Mobil Self-Driving Meningkatkan Keselamatan

• Para peneliti mengembangkan pendekatan baru yang meningkatkan resolusi sensor kedalaman waktu penerbangan ribuan kali lipat.
• Fitur ini menggunakan ide dari interferometri dan LIDAR yang memungkinkan pengambilan gambar dengan resolusi lebih tinggi.
• Sistem memiliki resolusi kedalaman 3 mikrometer pada kisaran 2 meter.

Evolusi mobil tanpa pengemudi telah tiba, dan pemain besar seperti Google dan Tesla menjadi yang terdepan. Namun, teknologi ini telah dikaitkan dengan banyak masalah keamanan. Misalnya, algoritme apa yang akan dilakukan jika mereka tiba-tiba mendeteksi seekor hewan di depan mobil yang sedang melaju, apakah mereka akan merawat hewan tersebut atau menyelamatkan Anda terlebih dahulu? Selain itu, mobil tanpa pengemudi tidak dapat berfungsi dengan baik saat hujan deras, sehingga menimbulkan pertanyaan tentang peran apa yang harus dilakukan pengemudi jika teknologi tersebut gagal.

Sebuah penelitian terbaru dari MIT mencoba memecahkan beberapa masalah yang muncul akibat teknologi self-driving. Mereka telah mengembangkan metode baru untuk mengukur jarak secara akurat melalui kabut, yang beberapa kali lebih baik dibandingkan teknologi sensor saat ini.

Sensor kedalaman baru yang dikombinasikan dengan metode komputasi efektif meningkatkan resolusi sensor kedalaman waktu penerbangan ribuan kali lipat. Jenis resolusi itulah yang dapat dengan mudah mendeteksi objek dalam kabut dan membuat mobil self-driving lebih aman.

Rentang Penglihatan

Teknologi yang ada sudah cukup mumpuni untuk Intelligent Parking Assist System (IPAS) dan sistem deteksi tabrakan. Mereka mempunyai resolusi kedalaman 1 sentimeter pada jarak 2 meter. Resolusinya menurun secara eksponensial seiring bertambahnya rentang. Dalam kasus terburuk, hal ini bahkan dapat mengakibatkan hilangnya nyawa.

Sistem waktu penerbangan yang baru memiliki resolusi kedalaman 3 mikrometer pada kisaran yang sama yaitu 2 meter. Peneliti utama, Achuta Kadambi, melakukan beberapa tes, di mana ia mentransmisikan sinyal cahaya melalui serat optik setengah kilometer (dengan filter ruang seragam) untuk mensimulasikan pengurangan daya yang dialami dalam jarak jauh. Ia menemukan bahwa sistem hanya dapat mencapai resolusi kedalaman 1 sentimeter pada jarak setengah kilometer.

Bagaimana Cara Kerjanya?

Dua faktor yang menentukan resolusi sistem adalah panjang semburan cahaya dan kecepatan deteksi.

Cahaya burst yang sangat singkat ditembakkan dan kamera menghitung waktu yang dibutuhkan cahaya untuk kembali. Waktu menunjukkan seberapa jauh jarak benda tersebut.
Tingkat deteksi mengacu pada modulator yang menyalakan dan mematikan berkas cahaya. Detektor yang ada dapat melakukan sekitar 100 juta penghitungan per detik, yang membatasi sistem pada resolusi skala kedalaman sentimeter.



Sistem baru ini menggunakan ide dari interferometri dan LIDAR yang memungkinkan untuk menangkap sesuatu dengan resolusi lebih tinggi.

Interferometri mengacu pada pemisahan berkas cahaya menjadi dua bagian yang sama, di mana satu bagian ditembakkan ke suatu tempat sementara bagian lainnya tetap bersirkulasi secara lokal. Sinar yang dipantulkan kemudian digabungkan dengan sinar yang bersirkulasi secara lokal. Perbedaan fasa kedua sinar ini menunjukkan jarak tepat benda.

Sebaliknya, teknologi LIDAR (Deteksi dan Jangkauan Cahaya) memungkinkan kamera lambat mengambil gambar data frekuensi tinggi (sinyal bandwidth GHz).

LIDAR bertingkat menggunakan Beat Notes

Pencitra waktu penerbangan dari pemindaian manusia pada 1 GHz, 500 MHz, dan 120 MHz

Referensi:Lab Media MIT | 10.1109/akses.2017.2775138

Nada ketukan biasanya merupakan suara berfrekuensi rendah yang dapat dideteksi oleh peralatan bandwidth rendah. Misalnya, jika satu perangkat menghasilkan nada 330 Hz dan perangkat lainnya menghasilkan 300 Hz, perbedaan frekuensi, misalnya 30 Hz, adalah nada ketukan.

Konsep yang sama diterapkan pada berkas cahaya termodulasi, di mana interferensi dua berkas (dalam GHz) menghasilkan nada ketukan frekuensi Hz. Ketukannya berisi semua data penting untuk mengukur jarak.

Pada dasarnya, hal ini seperti menyalakan dan mematikan senter jutaan kali dalam satu detik, namun hal ini dilakukan secara elektronik, bukan secara optik.

Sistem frekuensi rendah dapat bekerja dengan baik dalam kabut karena menyebarkan cahaya. Karena pergeseran fasa jauh lebih tinggi dibandingkan frekuensi sinyal pada sistem optik GHz, sistem optik ini jauh lebih baik dalam mengkompensasi kabut dibandingkan dengan sistem MHz.

Aplikasi Lainnya

Baca:Mobil Listrik Bertenaga Baterai Solid State Dapat Melaju 500 Mil Pada Tahun 2024

Para peneliti telah menunjukkan kontrol panjang jalur minimal hampir 3 mikrometer, yaitu sekitar 1/10 lebar rambut manusia. Ketepatan tinggi seperti ini dapat memungkinkan inversi hamburan, sehingga dokter dan peneliti medis dapat melihat lebih dalam jaringan menggunakan spektrum cahaya tampak.

Robot dapat menavigasi kebun buah-buahan, bukan hanya memetakan topologi. Dan ya, sebagian besar potensi penerapannya akan bersifat real-time.