En ny sensor ger förarlösa bilar en människoliknande bild av världen

AEye

När du stirrar genom vindrutan på din bil ser du inte världen på samma sätt som en instrumentbräda. Det du ser förvrängs av din hjärnas inre funktioner, och prioriterar detaljer i mitten av scenen samtidigt som uppmärksamheten hålls i periferin för att upptäcka fara. Luis Dussan tycker att autonoma bilar också borde ha den förmågan.

Hans startup, AEye, har byggt en ny sorts hybridsensor som försöker göra det möjligt. Enheten innehåller en solid-state lidar, en kamera med svagt ljus och chips för att köra inbäddade artificiell intelligensalgoritmer som kan programmera om hur hårdvaran används i farten. Det gör att systemet kan prioritera vart det letar för att ge fordon en mer raffinerad bild av världen.

Dussan, Ayees grundare och VD, har arbetat i elektronik- och optiklaboratorier på Lockheed Martin, Northrop Grumman och NASA:s Jet Propulsion Laboratory; han lade en doktorsexamen i beräkningsfysik på is för att starta uppstarten. Han planerade ursprungligen att bygga AI för att hjälpa fordon att köra sig själva, men han upptäckte snart att sensorer på marknaden inte kunde ge den data han ville använda. Vi insåg att vi måste bygga vår egen hårdvara, förklarar han. Så det gjorde vi.

De flesta autonoma bilar använder lidarsensorer, som studsar laserstrålar från närliggande föremål, för att skapa exakta 3D-kartor över sin omgivning. De bästa versionerna som finns kommersiellt tillgängliga, tillverkade av marknadsledaren Velodyne, är mekaniska och sveper snabbt så många som 128 staplade laserstrålar i hela 360 grader runt ett fordon.

Men även om de är bra, finns det ett par problem med de mekaniska enheterna. För det första är de dyra (se Lidar blev bara mycket bättre – men det är fortfarande för dyrt för din bil). För det andra erbjuder de inte mycket flexibilitet, eftersom lasrarna pekar ut i förutbestämda vinklar. Det betyder att en bil kan fånga en mycket detaljerad vy av himlen när den t.ex. toppar en kulle eller ser för långt bort under stadskörning i låg hastighet – och det finns inget sätt att ändra det.

AEye

Det ledande alternativet, solid-state lidar, använder elektronik för att snabbt styra en laserstråle fram och tillbaka för att uppnå samma effekt som mekaniska enheter. Många företag har tagit tag i tekniken eftersom de kan tillverkas billigt. Men de resulterande sensorerna, som erbjuds för så lite som $100, skannar ett vanligt, oföränderligt rektangulärt rutnät och erbjuder inte den datastandard som krävs för att köra i motorvägshastigheter (se Lidar av låg kvalitet kommer att hålla självkörande bilar i Slow Lane).

AEye vill använda solid-state-enheter lite annorlunda, programmera dem att spotta ut laserstrålar i fokuserade områden istället för ett vanligt rutnät. Företaget avslöjar inte detaljerade specifikationer om hur noggrant det kan styra strålen ännu, men det säger att det borde kunna se så långt som 300 meter med en vinkelupplösning så liten som 0,1 grader. Det är lika bra som marknadsledande mekaniska enheter.

AEye:s inställning skannar dock inte en hel scen med så höga detaljnivåer hela tiden: den skannar vissa områden med lägre upplösning och andra områden med högre upplösning, beroende på prioriteringen av bilens kontrollprogramvara.

Ändå, det faktum att det kan programmeras om efter behag gör det till en användbar funktion. Du kan byta upplösning, återbesöksfrekvens och intervall när som helst, säger Dussan. Samma sensor kan anpassa sig. På motorvägen kunde dess vy främst fokuseras på körfältet framför, som ett mänskligt öga, och samlar färre datapunkter i bildens periferi. På stadsgator kan den täcka hela synfältet lika mycket, men slumpmässigt flyttas där poängen skaffas för att minimera chanserna att missa ett hinder.

Enheten kan också använda data från sin kamera på några snygga sätt. För det första kan den lägga till färg till råa lidarbilder. Det skiljer sig lite från hur de flesta autonoma bilar bearbetar lidar och skickar det till en central dator för att smältas samman med data från andra sensorer. Sådan snabb bearbetning är användbar för att snabbt upptäcka saker där färg är viktigt – som bromsljus.

AEye

Den viktigaste innovationen är dock hur kameran kan användas för att styra det som lidar fokuserar på. Med höghastighetsbildigenkänningsalgoritmer som körs på sina marker, säger Dussan, kan lidaren styra blicken för att ägna särskild uppmärksamhet åt bilar, fotgängare eller vad som helst annat som den inbyggda AI:n är tillsagd att anse som viktigt.

Ingmar Posner, docent i informationsteknik vid University of Oxford och grundare av universitetets spinoff för autonom körning, Oxbotica, säger att den typen av adaptiv bildbehandling är bra för tolkning på högre nivå av världen. Han antyder dock att företag med autonoma bilar förmodligen inte skulle välja att använda den här typen av bildåtergivning på egen hand. Istället kan de välja att använda en serie vanliga sensorer för att komplettera en enhet som AEye's av säkerhetsskäl.

Hur som helst, det finns en punkt som det inte går att komma runt: Ayees enhet har bara ett 70° synfält, vilket innebär att en bil skulle behöva fem eller sex av sensorerna runt omkring i hela 360 grader. Och det väcker en mördande fråga: hur mycket kommer det att kosta? Dussan kommer inte att förbinda sig till ett nummer, men han gör det klart att detta är tänkt att vara ett high-end alternativ - inte konkurrera med hundra dollar solid state-enheter, utan utmanande högupplösta enheter som de som tillverkas av Velodyne. För en komplett uppsättning sensorer runt bilen, säger han, om du jämför sanna äpplen-till-äpplen, kommer vi att vara det lägsta kostnadssystemet som finns.

Vissa människor verkar redan vara övertygade av idén. AEye säger att de för närvarande arbetar med en av de största fordonstillverkarens OEM-tillverkare på planeten för att testa sensorerna i robottaxibilar.

Dölj