Revoluční 4D čip ze Švýcarska: Roboti a drony nově vidí vzdálenost i rychlost objektů v reálném čase

Vědci ze společnosti Pointcloud GmbH v Curychu ve Švýcarsku vyvinuli pokročilou technologii 4D snímání, která byla dříve příliš objemná pro běžné použití, a integrovali ji na jediný křemíkový čip.

Vědci ze společnosti Pointcloud GmbH v Curychu ve Švýcarsku vyvinuli pokročilou technologii 4D snímání, která byla dříve příliš objemná pro běžné použití, a integrovali ji na jediný křemíkový čip. Tento inovativní 4D zobrazovací senzor dokáže mapovat fyzický svět a současně měřit rychlost každého objektu, který vidí. Představuje tak nízkonákladové a vysokorychlostní řešení pro širokou škálu aplikací, od autonomních dronů až po budoucí chytré telefony.

Většina dnešních dronů využívá pulzní LiDAR, který vysílá světelné pulzy a čeká na jejich odraz. Ačkoliv tato metoda funguje, je objemná a neumožňuje přímé měření rychlosti. K určení rychlosti pohybujícího se objektu musí počítač porovnávat dva snímky a provádět výpočty. Nový čip, vyvinutý s využitím pole ohniskové roviny (FPA) s 61 952 stacionárními pixely, opouští pulzní přístup ve prospěch nepřetržitého laserového paprsku.

Studie popisuje kompaktní zařízení, které využívá mřížku tisíců těchto pixelů k simultánnímu mapování prostředí ve 3D a sledování okamžité rychlosti pohybujících se objektů. Díky technologii Frequency-Modulated Continuous-Wave (FMCW) LiDAR a nepřetržitému laserovému paprsku dokáže čip detekovat jemné frekvenční posuny a měřit rychlost v reálném čase. Na rozdíl od standardních systémů LiDAR, které vyžadují samostatné vysílače a přijímače, každý pixel v tomto poli slouží dvojímu účelu: jak vysílání, tak detekci laserového světla směrovaného sítí optických přepínačů na čipu.

Tento přístup byl ověřen řadou testů v různých prostředích, během nichž čip úspěšně rekonstruoval 3D digitální mapy vnitřních prostor s vysokou hustotou na vzdálenosti 6 až 11 metrů. Systém také prokázal schopnost zachytit jemné architektonické detaily budovy vzdálené 65 metrů a poskytovat okamžité údaje o rychlosti rotujícího disku. Integrací veškeré potřebné elektroniky přímo na křemík je systém připraven na cenově dostupnou velkovýrobu. Tým plánuje dále zdokonalovat dosah a rozlišení senzoru. Potenciál této technologie sahá daleko za robotiku a mohl by vést k vysoce výkonnému 4D zobrazování ve standardních spotřebitelských fotoaparátech chytrých telefonů. Éra „slepých“ robotů končí; začíná éra okamžitého 4D vidění. Zjištění byla publikována v prestižním časopise Nature.