Samstag, 18. Juli 2020

TED Talk: Wie sehen selbstfahrende Autos?


Sajan Saini spricht in seinem TED Talk über die Funktionen eines selbstfahrenden Autos. Es ist ein Auto, welches seine Umgebung wahrnehmen kann, unabhängig von einem Menschen. Es analysiert Größe, Position und Form der auftauchenden Objekte. Durch diese Funktion kann das Auto ohne Probleme die Hindernisse umfahren. Die Sensoren müssen unabhängig vom Wetter, der Umwelt und Tag- und Nachtverhältnissen funktionieren.

Die erste Funktion dieses Autos ist ein spezielles laserbasiertes Messsystem, LIDAR. Mithilfe des LIDAR wird der Abstand gemessen und es erfolgt eine lichtgestützte Ortung. Das LIDAR verwendet einen feinen durchsichtigen Infrarot-Laser. Die zweite Funktion ist eine integrierte Photonik, welches eine Kommunikationstechnik in Kleinformat ist und das Internet am Laufen hält. Sie verarbeitet Informationen, die mithilfe von Wechselwirkungen der Lichtsignale entstehen. 

Wie lassen sich Form oder Tiefe der Objekte bestimmen?

Mithilfe von den kleinen Impulsen vom LIDAR kann das Auto die Form eines Objektes oder Lebewesens erkennen. Sie werden nach und nach verschickt und somit erhält das Auto Informationen über das Detailprofil. Bevor die Impulse gestört werden durch das An- und Ausschalten des Lasers, kommt die integrierte Photonik zum Einsatz.

Durch den Mach-Zehnder-Modulator können Impulse erzeugt werden mithilfe von der Inferenz (Welleneigenschaften). Er teilt die Lichtwellen in zwei parallele Arme, verbindet sie wieder und moduliert die Lichtintensität. Durch die Kopplung des Modulators mit einem hochempfindlichen, schnellen Lichtsensor erhält man millimetergenaue Auflösungen. Im Vergleich zum menschlichen Auge ist dies weitaus mehr.

Die erste Generation des automobilen LIDAR benutzt komplexe Drehvorrichtungen auf den Autos. Diese können durch die integrierte Photonik ersetzt und eines Tages in die Scheinwerfer des Autos platziert werden als Mikrochip. In den Chips wird eine smarte Ausführung des Modulators zu finden sein, somit kann man bewegliche Teile entfernen und bei hohem Tempo scannen. Durch die Parallelschaltung vieler Arme (Modulatoren) kann man etwas Neues entwickeln: Einen steuerbaren Laserstrahl.

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