东芝电子元件及存储装置株式会社的技术提高了远距离高像素分辨率车载激光雷达的可靠性

2018年4月19日

东芝电子元件及存储装置株式会社

东京--东芝电子元件及存储装置株式会社已经开发了一种新的逻辑技术，通过实现远距离目标测量和高质量的3D图像，显著提高车载激光雷达的可靠性。结合东芝公司3月5日宣布的电路技术，^[1]与当前的方法相比，这项新技术对于99%的去噪结果提高了约1.8倍的最大可测范围。^[2]有关这项技术的细节将于4月20日在横滨举行的“COOL Chips 21”国际研讨会上公布。

激光雷达系统使用基于激光的光探测和测距技术，能比任何其它传感器更为精确地探测周围车辆和行人，这是自动驾驶车辆的关键技术。若要实现有效性，车载激光雷达系统必须提供远距离测量和高分辨率图像。

在明亮的阳光下的远距离测量对于激光雷达而言是一个特别具有挑战性的难题，因为在这种条件下会产生大量的噪声。采用多像素数据的平均算法可以抑制噪声，但当多个对象存在于激光雷达工作范围内时，现有的平均算法将降低像素分辨率。它们还生成多个数据返回，其中包括与随机噪声相关的虚假数据，当在可测量的距离内不存在任何对象时，就可能发生这种情况。

虽然数据选择和去噪可以应用于后处理，但采用平均算法会产生副作用，即范围值聚类。聚类的发生是由于随机噪声的平均化，这防止了随机噪声作为异常数据出现。在不丢失真实信号的前提下去噪非常困难。

虽然东芝公司开发了一种混合电路和智能平均技术，将其结合实现了对于小对象的远距离测量和检测^[1]，但在消除范围值聚类方面仍有改进的余地。东芝电子元件及存储装置株式会社接受了这项挑战，利用其在半导体电路和光电子学中的专业知识，公司发现数据的可靠性可以仅用簇的大小和亮度强度来表示，并且开发了一种基于距离结果可靠性来执行去噪的新算法。

该算法成功地去除了噪声，消除了范围值聚类的影响。仿真结果表明，将东芝公司的技术与算法相结合，将对99%的去噪结果提高1.8倍左右的最大可测范围。这样便可及早识别在公路上行驶的其它车辆或障碍物，并可减少在市区驾驶时行人被忽视的可能性。此外，所需硬件的开销很小，就硅面积和功耗而言，仅为1%或更少。

东芝电子元件及存储装置株式会社还开发了用于激光雷达系统的硅光电倍增器（SiPM）、高灵敏度集成光学传感器。公司将提供采用新算法的SiPM和LSI以增强其车载激光雷达系统的产品阵容。

东芝电子元件及存储装置株式会社将继续研究提高测距精度，期望在2020财政年度前建立一项实用技术。公司也将继续推进自动驾驶系统的研发工作，致力于提供车载半导体解决方案，以进一步推进安全驾驶。

注

[1]东芝的新电路技术实现了可靠自动驾驶车辆所需要的远距离高分辨率激光雷达（光探测和测距）。

http://www.toshiba.co.jp/about/press/2018_03/pr0501.htm

[2]基于东芝电子元件及存储装置株式会社在2018年3月实施的仿真试验