Autonoma bilarnas lidar riskerar att slå ut kameror

För självkörande bilar är lidar, light detection and ranging, en avgörande del i sensorpaketet. Traditionellt har tekniken byggt på en snurrande boll på bilens tak som skjuter ut laserstrålar. Rastret av laserpunkter genererar en tredimensionell bild av omgivningen. Men att hej vilt skjuta laserstrålar omkring sig ställer givetvis krav på att tekniken är säker för omgivningen.

I USA har systemen tidigare varit utformade efter de regler som har satts för att skydda människors ögon. Det innebär att de enheter som använder infrarött ljus nära 900 nanometer bara tillåts ha en så svag puls att systemets räckvidd begränsas till omkring 60-100 meter. I motorvägsfart räcker det avståndet inte till för att den autonoma bilen ska hinna reagera på andra fordon.

Nu kommer lidar som arbetar med en längre våglängd, vilket innebär att man kan skjuta av en kraftigare puls. Det har ökat räckvidden till mer än 200 meter, vilket räcker för att en bil ska hinna reagera och bromsa in för att annat fordon. Det har dock kommit in en oroväckande anmälan. Under Consumer Electronics Show 2019 hävdade en fotograf att lasern från en lidar slog ut CCD-sensorn (charge-coupled divice) i en digitalkameras. Den laddningskopplade enheten är en elektronisk halvledarbricka som mäter ljusstyrkan.

Vad innebär problemen?

Nu är frågan vad problemet kan innebära? Om fotografens påstående är korrekt, betyder det då att lidarn riskerar att slå ut de videokameror som de självkörande bilar använder för att samla in data? Lidar mäter avstånd – det gör även radar, samt olika objekts hastighet. Videokameran kompletterar med bilder som kan identifiera olika objekt. Artificiell intelligens kombinerar de tre sensorernas data och sammanställer en bild omgivningen.

Ett problem när pulserna blir starkare kan vara det faktum att lidar är aktiv i ögonhöjd. De flesta system använder en halvledarlaser som fyrar av serier med nanosekundlånga pulser på 900 nanometer. Om pulsen är nog stark har laserstrålen kapacitet att tränga in genom ögat till näthinnan, och i de punkter som utgör rastret kan ljusstyrkan vara stark. Där av regelverket. Men med den längre våglängden 1 550 nanometer hinner laserstrålen absorberas upp av ögat innan ljuset når näthinnan. En uppluckring av lagstiftningen gör att branschen nu kan använda pulser som är 100 gånger så starka. Ett exempel är luminar vars halvledarlaser med våglängden 1 550 nanometer har en räckvidd på hela 300 meter, med kapacitet att registrera gåendes kroppshållning på 250 meter.

Än så länge endast bildbevis

I fallet med den skadade kameran på Consumer Electronics Show så hävdade fotografen att den skyldiga var Aeyes laser på 1 550 nanometer med en ovanligt stor räckvidd på 1 000 meter. Uppstartsföretaget bad att få granska kameran, men fotografen påstod då att hen inte kunde hitta den. I dagsläget är det enda beviset bilder som påstås demonstrera skadan. På sin hemsida varnar dock Laser Display Association för att undvika laserstrålar, och de visar upp bilder med den typ av skador som kan uppstå.

De självkörande bilarna är skyddade mot våglängder på 900 nanometer, men vad som händer när de träffas av längre våglängder på 1 550 nanometer är ännu oklart. Enligt forskare kan även pulsernas täthet eventuellt påverka sensorer. Det rapporterar Spectrum IEEE.