Technologie

Der Blickfeld Solid-State LiDAR zeichnet sich durch eine innovative Systemarchitektur und On-Device Prozessierung aus.

MEMS Strahlablenkungseinheit

Das Herzstück des Blickfeld-LiDAR ist ein proprietärer Silizium-MEMS-Spiegel, der speziell für LiDAR-Anwendungen entwickelt wurde und eine hohe Auflösung, große Reichweite und ein weites Sichtfeld ermöglicht.

Zentimetergroße Spiegel

Um die für Automobilanwendungen erforderliche Reichweite zu erzielen, ist eine besonders große Apertur erforderlich. Blickfeld hat eine patentierte Technologie entwickelt, die es erlaubt, MEMS Spiegel mit einem Durchmesser von mehr als einem Zentimeter zu fertigen.

Dynamische Regelung

Dank der Blickfeld-eigenen Spiegel-Regelung, kann die vertikale Auflösung und die Framerate der LiDAR-Sensoren auch im laufenden Betrieb flexibel angepasst werden. Dies ermöglicht etwa die dynamische Definition von Fokus-Zonen, in denen detailliertere Daten erfasst werden.

Serienfertigung der Sensoren

Blickfeld stellt seine Spiegel mit Hilfe photolithographischer Produktionstechnologien her, die höchste Präzision auch bei großen Stückzahlen ermöglichen. In einem hochautomatisierten Prozess wird ein Standard-Silizium-Wafer gleichzeitig zu Hunderten von MEMS-Bauteilen verarbeitet – ein Verfahren, das in der Halbleiterindustrie seit Jahrzehnten angewandt und optimiert wird.

Laser-Detektor-Modul

Blickfeld hat ein patentiertes Laser-Detektor-Modul (LDM) für seinen LiDAR-Sensor entwickelt. Die optoelektronische Komponente ist so konzipiert, dass sie im Aufbau Automobilkameras ähnelt und auf hochvolumigen, hochpräzisen Produktionslinien hergestellt werden können, die denen für die Kameraproduktion ähnlich sind.

905 nm Laserdiode

Blickfeld LiDAR-Sensoren basieren auf einer 905 nm-Laserquelle. Diese Laserdioden sind kostengünstig und augensicher, können aber nur mit begrenzter Leistung eingesetzt werden. Der Aufbau der Blickfeld-Sensoren begegnet dieser Herausforderung durch die Verwendung einer ungewöhnlich großen Apertur, die eine bemerkenswert große Reichweite und ein breites Sichtfeld ermöglicht.

Streulichtunterdrückung dank koaxialem Design

Der Blickfeld-Aufbau ist koaxial, das heißt der optische Weg des Lichts ist sowohl auf dem Weg zum Objekt als auch zurück zum Detektor nahezu identisch. Als Folge davon werden nur die Photonen aus genau der Richtung gesammelt, in die der Laser geschickt wurde, und nur sehr wenig Hintergrundlicht eingefangen. Dies ermöglicht eine räumliche Filterung und führt zu einem sehr guten Signal-Rausch-Verhältnis, was wiederum zu einer großen Detektionsreichweite beiträgt.

SiPM – Solid State Silizium Detektoren

Die von Blickfeld verwendeten Silizium-Photovervielfacher sind Arrays aus parallel geschalteten SPADs, die über eine hohe Präzision beim Messen unter niedrigen Betriebsspannungen verfügen. Die dadurch gewonnene dynamische Bandbreite sorgt dafür, dass Blickfeld-LiDARs sowohl schwach reflektierende, weit entfernte Objekte als auch stark reflektierende Objekte in naher Distanz verlässlich detektieren.

Digitale Signalverarbeitung

Durch sorgfältige Signalverarbeitung, die Filterung, Korrelation und statistische Analyse der eintreffenden Photonen umfasst, bestimmt die Blickfeld-Software exakte Positionen im 3D-Raum. Die Blickfeld-Algorithmen laufen auf hochmoderner integrierter Rechenhardware.

Software

LiDAR-Sensoren produzieren Punktwolken, die die Sensorumgebung in 3D abbilden. Typischerweise können einzelne Punktwolken zehntausende Distanzpunkte (einzelne Abstandsmessungen) enthalten. So sind in ihnen zahlreiche wertvolle Umgebungsinformationen gespeichert. Ein Software Stack extrahiert die abstraktere Informationen aus der Datenfülle und macht sie so einfach zugänglich und ermöglicht Umgebungswahrnehmung.

Smart LiDAR

Blickfeld Sensoren sammeln nicht nur detailreiche 3D-Daten, sondern berechnen durch On-Device Vorverarbeitung bereits auf dem Gerät angereicherte Informationen. Diese Vorverarbeitung geschieht durch einen im LiDAR integrierten, hoch performanten Computing-Chipsatz. Die Algorithmen-Bibliothek beinhaltet eine Vielzahl von Vorverarbeitungs-Features, etwa die dynamische Bewegungserkennung, bei der der statische Hintergrund innerhalb der Punktwolke identifiziert und entfernt wird, sodass das Gerät ausschließlich Bewegungsinformationen überträgt: Dynamische Objekte, wie Personen und Fahrzeuge, werden mitsamt Bewegungen erkannt und herausgestellt.

Datenverarbeitende Algorithmen

Der Blickfeld-Perception-Stack ist so konzipiert, dass sie für verschiedene Applikationen im Bereich Automotive, Industrie und Landwirtschaft, Smart City und Security eingesetzt werden kann. Blickfeld-Algorithmen ermöglichen unter anderem Objekterkennung, -Klassifikation und -Zählung, Bewegungstracking, Lokalisierung, Volumenmessung, Hintergrundsubtraktion und Erkennung von befahrbaren Bereichen.

Fusion von mehreren LiDAR Sensoren

Um auch größere Bereiche zu erfassen, können die Daten mehrerer Blickfeld LiDAR-Sensoren problemlos fusioniert werden. Das Tracking von Objekten funktioniert auch im Übergang zwischen Punktwolken verschiedener Geräte dank performanter Algorithmen reibungslos.

LiDAR Technologie

Laufzeitmessung

LiDAR Technologie
LiDAR Sensoren senden Lichtpulse aus
LiDAR Technologie
und detektieren das von Objekten reflektierte Licht.
LiDAR Technologie
Aus der Lichtlaufzeit können genaue Entfernungen berechnet werden.
LiDAR Technologie
Ein LiDAR wiederholt diesen Vorgang bis zu einer Million Mal pro Sekunde und fasst die Ergebnisse in einer hochauflösenden 3D-Punktwolke zusammen.

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