-精準物體識別和惡劣天氣下的延伸範圍。為空間數位雙生開闢道路-

東京, 2023年9月27日 — 東芝公司(東京: 6502)宣佈,LiDAR在物體跟蹤和僅通過LiDAR獲取的數據進行物體識別方面實現了99.9%^*2的無與倫比^*1的準確度,以及98.9%的準確度。這些技術也顯著提高了環境的堅固性和LiDAR在許多不同應用中的潛力。

LiDAR是使用激光器測量到物體距離的光檢測和測距,長期以來一直是先進駕駛和自主駕駛系統的支柱。最近,它與攝像頭結合使用,用於創建數位雙生——實際物體和系統的虛擬複製品,可以用於建模性能,以識別問題並改善許多行業中的運營。

數位雙生與典型的模擬不同,它們可以實時反映實際的變化。到目前為止,模擬無法捕捉機械的磨損和老化,但是現在傳感器和AI可以收集和分析來自運行生產線和設備的大量數據,使實際事件以虛擬形式準確重現。

除了建模特定過程的設備數位雙生外,現在還有一個新興的需求,即空間數位雙生——重現整個工廠或城市區域的能力。創建這些先進的數位雙生將支持各種移動設備的自動化,以及工廠和物流倉庫的整體優化。在城市中,它們將減輕事故和交通擁堵等問題造成的影響。

創建空間數位雙生需要廣域、高精度的空間傳感技術,這些技術可以識別和跟蹤物體,即使在惡劣天氣條件下也能正常運行。LiDAR被視為滿足這些要求的技術。由於僅通過LiDAR獲取的數據進行精確識別和跟蹤很困難,因此它通常與攝像頭一起使用,並將LiDAR的3D數據與攝像頭的2D數據結合。但是,完全消除數據之間的空間錯位是困難的,惡劣天氣(如雨或霧)以及由於安裝位置特徵而造成的盲點也會降低準確度。

東芝通過三項世界首創的LiDAR技術推進了高精度空間數位雙生的實現。

1. 2D/3D融合AI
僅使用LiDAR獲取的數據精確識別和跟蹤物體。

意識到LiDAR獲取了來自亮度的2D數據和3D數據,東芝將數據融合並應用於物體識別(圖1底部)。由於所有數據都是從同一LiDAR像素同時捕獲的,因此不需要進行視角或幀率調整,這在使用LiDAR時需要攝像頭(圖1頂部)。該AI消除了由於錯位校正誤差和振動導致的準確度降低。它識別物體(包括車輛和人員)的準確率達到98.9%,是世界最高水平,並在沒有攝像頭的情況下(即使在夜間沒有照明的情況下)以99.9%的準確率跟蹤它們。

2. 雨霧去除算法
最大限度地減少降低LiDAR測量準確度的雨霧假象。

LiDAR製造商在其產品中內置多重回波功能,該功能旨在僅檢測來自物體的反射光。但是,在雨中或霧中,提取來自物體的微弱反射光信號很困難,並會引發準確度問題。

東芝的解決方案是一種算法,該算法使用AD轉換器將雨霧中物體反射的類比數據轉換為反射光強度的數位值。該算法利用雨霧反射光的特徵波形來確定天氣條件,並移除確定為雨霧的任何整個波形。測試發現,該算法使可檢測距離從20米增加一倍至40米,在每小時80毫米的大雨中;並從17米增加至35米,在能見度為40米的霧中(圖2)。

3. 可變測量範圍技術
改變LiDAR的測量範圍,由距離和視角決定。

東芝在2022年3月公佈的新LiDAR技術使用兩個縮小至71cm^3*3的投影儀,以增加1.5倍的測距距離和改善廣角成像,同時符合眼睛安全^*4標準。該公司現在通過改變投影儀的數量和透鏡的配置,進一步擴展了範圍並將視角擴大了6倍。

在測試中,在水平視角為60°(H)、垂直角度為34°(V)的情況下,實現了120米的範圍。在視角為24°(H)×12°(V)的情況下,實現了350米的測量距離,這是世界上測量的最長距離^*5(圖3)。這一進步為監測基礎設施(如道路和鐵路)所需的遠距離測量指明了方向,也為需要廣角性能的工廠和倉庫中的自動導引車輛操作指明了方向。

三項新技術大大提高了東芝LiDAR的潛力,將為創建空間數位雙生做出貢獻。

東芝將繼續研究和開發環境堅固的LiDAR,並計劃在2025財年商業化固態產品^*6。該公司將通過推動廣泛的LiDAR應用,包括移動自動化、基礎設施監控和空間數位雙生,為建設安全可靠的社會做出貢獻。