टीम ने स्वायत्त ड्राइविंग सुरक्षा में सुधार करने के लिए नए लिडार सिस्टम का निर्माण किया है

जापान के क्योटो विश्वविद्यालय के सुसुमु नोडा के नेतृत्व में एक जांचकर्ता दल ने अपने नए गैर-यांत्रिक 3डी लिडार प्रणाली का वर्णन ऑप्टिका में किया है। यह नया सिस्टम हाथ की हथेली में फिट हो सकता है और कम प्रतिबिंब वाले वस्तुओं की दूरी को मापने और वस्तुओं की गति को स्वचालित रूप से ट्रैक करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

“हमारे लिडार सिस्टम के साथ, रोबोट और वाहन गतिशील वातावरण में सुरक्षित रूप से नेविगेट कर सकते हैं और कम प्रतिबिंब वाले वस्तुओं जैसे काले धातु की कारों को खोए बिना,” नोडा कहते हैं। “इस प्रौद्योगिकी को कारों में शामिल करने से स्वायत्त ड्राइविंग सुरक्षित हो सकती है।”

शोधकर्ताओं द्वारा एक अद्वितीय चिप-आधारित प्रकाश स्रोत के विकास के कारण, जिसे दोहरी संशोधित फोटोनिक-क्रिस्टल लेजर (डीएम-पीसीएसईएल) कहा जाता है, यह नया सिस्टम संभव हो गया। यह प्रगति अंततः एक चिप-पर, सभी-सॉलिड-स्टेट 3डी लिडार प्रणाली के निर्माण की ओर ले जा सकती है।

“डीएम-पीसीएसईएल में गैर-यांत्रिक, इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित बीम स्कैनिंग को फ्लैश लिडार में उपयोग किए जाने वाले फ्लैश प्रकाश से जोड़ती है, जिससे एक ही फ्लैश प्रकाश के साथ पूरी 3डी छवि प्राप्त की जा सकती है,” नोडा कहते हैं। “यह अद्वितीय स्रोत हमें बिना किसी चलती भागों या बाहरी ऑप्टिकल तत्वों के फ्लैश और स्कैनिंग प्रकाश को प्राप्त करने में मदद करता है।”

स्कैनिंग और फ्लैश प्रकाश का संयोजन

लिडार प्रणाली लेजर बीम का उपयोग वस्तुओं को प्रकाशित करने और उनकी दूरी को मापने के लिए करती है, जो बीम को यात्रा करने, प्रतिबिंबित करने और लौटाने में लगने वाले समय को मापकर किया जाता है। हालांकि, अधिकांश लिडार प्रणालियां जो वर्तमान में उपयोग में हैं और विकास के अधीन हैं, चलती भागों जैसे मोटर्स पर निर्भर करती हैं जो लेजर बीम को स्कैन करते हैं, जिससे वे भारी और अविश्वसनीय हो जाते हैं।

फ्लैश लिडार एक गैर-यांत्रिक दृष्टिकोण है जो एक ही व्यापक, अपारदर्शी बीम प्रकाश का उपयोग वस्तुओं की दूरी को मापने और मूल्यांकन करने के लिए करता है। हालांकि, फ्लैश लिडार प्रणालियां कम प्रतिबिंब वाले वस्तुओं जैसे काले धातु की कारों की दूरी को मापने में असमर्थ होती हैं क्योंकि उनकी कम प्रतिबिंबता। इसके अलावा, बाहरी लेंस और ऑप्टिकल तत्वों की आवश्यकता होती है ताकि फ्लैश बीम बनाया जा सके, जिससे ये प्रणालियां बड़ी हो जाती हैं।

शोधकर्ताओं ने इन सीमाओं को पार करने के लिए डीएम-पीसीएसईएल प्रकाश स्रोत का विकास किया। प्रकाश स्रोत में एक फ्लैश स्रोत शामिल है जो 30°×30° क्षेत्र को प्रकाशित कर सकता है और एक बीम-स्कैनिंग स्रोत जो 100 संकीर्ण लेजर बीम प्रदान करता है।

शोधकर्ताओं ने डीएम-पीसीएसईएल को एक 3डी लिडार प्रणाली में एकीकृत किया, जिससे उन्हें व्यापक फ्लैश प्रकाश के साथ कई वस्तुओं की दूरी को एक ही समय में मापने में सक्षम बनाया गया, जबकि कम प्रतिबिंब वाले वस्तुओं को एक अधिक केंद्रित बीम प्रकाश के साथ चुनिंदा रूप से प्रकाशित किया गया। दूरी माप और कम प्रतिबिंब वाले वस्तुओं की गति को स्वचालित रूप से ट्रैक करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक टाइम-ऑफ-फ्लाइट कैमरा स्थापित किया और बीम-स्कैनिंग प्रकाश का उपयोग करके सॉफ्टवेयर विकसित किया।

कम प्रतिबिंब वाले वस्तुओं की दूरी को मापना

“हमारी डीएम-पीसीएसईएल-आधारित 3डी लिडार प्रणाली हमें उच्च प्रतिबिंब और कम प्रतिबिंब वाले वस्तुओं को एक ही समय में रेंज करने की अनुमति देती है,” नोडा कहते हैं। “लेजर, टाइम-ऑफ-फ्लाइट कैमरा और सिस्टम को संचालित करने के लिए आवश्यक सभी घटकों को एक कॉम्पैक्ट तरीके से इकट्ठा किया गया था, जिससे सिस्टम का कुल फुटप्रिंट एक व्यवसाय कार्ड से भी छोटा हो गया।”

शोधकर्ताओं ने नए सिस्टम का प्रदर्शन करके इसका प्रदर्शन किया जिसमें उन्होंने कम प्रतिबिंब वाले वस्तुओं की दूरी को मापा जो एक प्रयोगशाला में एक टेबल पर रखी गई थीं। उन्होंने यह भी प्रदर्शित किया कि सिस्टम कम प्रतिबिंब वाले वस्तुओं को स्वचालित रूप से पहचान सकता है और चुनिंदा प्रकाश के माध्यम से उनकी गति को ट्रैक कर सकता है।

अब टीम रोबोट और वाहनों की स्वायत्त गति जैसे व्यावहारिक अनुप्रयोगों में सिस्टम का प्रदर्शन करने की ओर देख रही है।