Argo AIが独自に開発したライダー、フォードは自動運転のための新しい「目」を持っています

多くの自動運転システム（ADS）開発者と同様に、ピッツバーグを拠点とするArgo AIは、2016年後半の設立以来、センサースイートの主要コンポーネントとしてベロダインライダーセンサーに依存してきました。 ただし、Argo ADSの最初の製品アプリケーションが2022年にFordでデビューしたとき、Velodyneのレーザーセンサーは使用されません。 これらの車両には、2017年にPrincetonLightwaveを買収した後にArgoが開発したセンサーが搭載されます。

ベロダインから自社開発のセンサーに切り替えるという決定は、主に前者が性能要件を満たしていないことが原因でした。 フォードモンデオと現在のルイジの数世代を通じて、アルゴの開発のほとんどは、ピッツバーグ、デトロイト、マイアミ、ワシントンDC、テキサス州オースティンなどの都市部の運転に焦点を当ててきました。 しかし、アルゴとそのパートナーであるフォード、そして最近ではフォルクスワーゲンも高速道路を運転できることを望んでいます。

現在、ベロダインの最高性能のロータリーセンサーはAlpha Primeで、反射率10％のターゲットの最大範囲は220メートル、反射率5％のターゲットの最大範囲は150メートルです。 これは、高速道路の速度を満たすには不十分であると考えられています。 これは、人の目に損傷を与える可能性のある903ナノメートルのレーザーを使用していることが一因です。 したがって、出力を制限する必要があります。
Argo LIDARもベロダインセンサーのような回転設計ですが、いくつかの基本的な側面が異なり、パフォーマンスが大幅に向上しています。 ArgoのハードウェアディレクターであるZachLittleは、新しいLIDARセンサーは400mで反射ターゲットの10％、250mで反射ターゲットの3.5％を検出できると述べました。ほとんどの業界では、宣伝されている仕様として約10％の反射率範囲を使用しています。すべてのADSLIDARおよびカメラセンサーが直面する課題の1つは、車両を含む黒い物体や、トラックのタイヤのトレッドなどの道路の破片を検出することです。

リトル氏は次のように述べています。「黒いペンキの検出範囲は明らかに50メートルを超えていますが、少なくともすべての場合において、LIDARで見られる50メートルの反射率は非常に低く、0.3％に達する可能性があります。ターゲット。これは特定の自動車メーカーの黒いペンキです。これは私たちが見つけた最低レベルなので、この指標は私たちにとって非常に重要です。」

目が検出できる近赤外線範囲を超える長波長レーザーなど、より長い検出範囲に寄与する多くの要因があります。 LuminarやAEyeなどのほとんどのLIDAR企業は、900 nmの範囲のレーザーを使用しませんでしたが、1550nmを選択しました。リトルはアルゴが使用する特定の波長の開示を拒否したが、それは1400ナノメートルを超えていると彼は述べた。より長い波長は、より長い距離を照らすレーザーのパワーレベルを増加させます。

ただし、他のすべての自動車用ライダーと比較すると、Argoの主な違いはガイガーモードアバランシェフォトダイオード（GmAPD）アレイです。これは、オブジェクトから反射されたフォトンを検出するコンポーネントです。ほとんどのLIDARは、光電センサーを使用して、検出された光子の数に比例する値のアナログ出力信号を生成します。物体に近づくほど反射率が高くなり、検出器はより多くのエコーとより強い電圧を生成します。この方法の問題は、エコーが弱いと電圧が低くなり、信号と干渉を区別するために最小のしきい値が必要になることです。

Argo LIDAR光検出器は、より高感度の単一光子反射を取得し、統計分析を使用して干渉を除去できます▼


GmAPDアレイの各ピクセルは単一の光子を検出でき、そのスパイク出力は明らかに干渉信号とは異なります。その結果、各ピクセルにデジタルオン/オフ出力があります。統計的サンプリング手法を使用して、アレイ全体の反射を収集します。この場合、多くのピクセルが各レーザーパルスからの反射を取得します。これにより、エコーを正確に検出し、長距離からの干渉を拒否することができます。

アルゴはレーザー送信機の実際の数については話しませんでしたが、レンズを通過するレーザー光のラインがあり、各パルスで垂直光スライスを形成しています。したがって、本質的に写真画像をキャプチャするのと同じように、スライス内のすべてがより高い解像度で同時に検出されます。実際、ほとんどのソリッドステートLIDARのようなビームステアリングシステムはなく、センサー全体を垂直にスライスして回転させるメカニズムだけがあります。

Argo LIDARスキャンおよびセンシング方式は、他のLIDARよりも小さなターゲットを検出する強力な機能を提供すると言われています▼


この方法の解像度は、1平方度あたり70ポイントです。これは、動的スキャンセンサー（AEyeやLuminarなど）の1平方度あたり1000ポイントよりも大幅に低いですが、これらのセンサーは、狭い範囲でのみこのような高解像度を実現できます。

Argo LIDARは、各フレームの垂直視野全体にわたってこの解像度をキャプチャできます。したがって、ミラーまたはMEMS（Micro Electro Mechanical System）ビームステアリングシステムが一度に1ラインの周波数で前後にスキャンする場合、移動する可能性のある小さなオブジェクトを簡単に見逃すことはありません。動的スキャンセンサーには特定の状況で利点がありますが、Argoには他の領域で利点があります。

2021年4月26日、ペンシルベニア州ピッツバーグで、AIArgoにArgoLidarが装備されました▼


Argoセンサーの解像度と測距機能により、画像を作成できます。画像は、一部のマシンビジョンアルゴリズムで分析してターゲットを分類することもできます。これは、安全で信頼性の高いADSを作成するための重要な側面です。

カメラは通常、最高のオブジェクト分類機能を提供しますが、距離の測定には不十分であり、暗い場所や悪天候では十分に機能しません。 Argoセンサーのようなライダーは、暗い場所で非常によく機能し、レーダーは悪天候で追加の補足を提供します。この組み合わせにより、さまざまなアルゴリズムの結果をクロスチェックして、何が検出されるかについてより確実になります。

Argo LIDARの設計は自動車グレードであり、-20Cから65Cの間で機能します。もう1つの興味深い機能は、センサーのハウジングを回転させることを選択できることです。現在の回転センサーのほとんどは固定ハウジングを備えており、回転部分は内部に含まれています。この方法により、アルゴライダーが水やその他の破片を除去し、清潔に保つことができるとはほとんど主張していません。

Argoのテストフリートの一部は、すでに社内で開発されたLIDARを使用しており、残りのほとんどは年末に更新されます。 ArgoAIのCEOであるBryanSaleskyは、カーネギーメロン大学のチームでAuroraのCEOであるChris Urmsonと協力し、2007 DARPA City The Champion of the Challenge（米国での無人運転技術コンテスト）で優勝し、後にGoogleの自動運転車プロジェクトに参加しました（後でWaymoに名前が変更されました）。

Google、そして現在はArgoとAuroraで、両方のCEOは、期待されるパフォーマンス目標を達成するために独自のLIDARを開発する必要があるという同じ結論に達しました。 Waymoは、LIDARテクノロジーの詳細について公に議論したことはありませんが、SaleschとUrmsonは近年、異なるアプローチを採用しています。Auroraは、周波数変調された連続波LIDARを選択しました。これらの3つの主要なADS企業を監視し、最終的にどれが最良の方法を見つけるかを確認することは非常に興味深いでしょう。