Technologie radarowe dla przemysłu motoryzacyjnego jeszcze bardziej dokładne

Ostatnie postępy w technologii radarowej w pojazdach wkrótce doprowadzą do zasadniczego wzrostu możliwości radarów, które znacznie wzmocnią radarocentryczne podejście do zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS).

Istnieją dwa podstawowe sposoby poprawy percepcji systemu ADAS. Możemy albo poprawić sposób, w jaki system interpretuje dane pochodzące z czujników, wykorzystując uczenie maszynowe, albo poprawić jakość i dokładność rzeczywistych danych pochodzących z czujników. Połączenie tych podejść daje efekt synergii, tworząc niezawodny model otoczenia, który pojazdy mogą wykorzystać do podejmowania inteligentnych decyzji dotyczących jazdy.

Podczas gdy uczenie maszynowe stale się rozwija, tak samo rozwija się technologia czujników radarowych. Jedną ze szczególnych technologii, którą udało się ostatnio wdrożyć, jest wykorzystanie technologii trójwymiarowego falowodu powietrznego (3D air-waveguide) w antenach radarowych w celu wychwycenia bardziej precyzyjnych sygnałów i zwiększenia zasięgu.

Fala przeszłości

Falowód to w zasadzie zminiaturyzowany prostokątny tunel lub rura, która może przenosić fale radiowe o wysokiej częstotliwości. Jego wewnętrzne powierzchnie są wykonane z metalu lub pokryte metaliczną substancją. Dzięki temu fale radiowe, które dostają się do tunelu, odbijają się od wewnętrznych ścian i rozchodzą się dalej w głąb.

W przeszłości w radarach samochodowych wykorzystywano strukturę płytki drukowanej do tworzenia takich miniaturowych falowodów. Płytki drukowane składają się z warstw laminatu umieszczonych pomiędzy warstwami miedzi, które stanowią górną i dolną część falowodu. Aby stworzyć boki falowodu, inżynierowie używają dwóch rzędów małych, wywierconych otworów, zwanych przelotkami, które są pokryte metalem.

Fale radiowe wchodzą do falowodu przez laminat i pokonują długość falowodu w tym samym materiale. Chociaż takie podejście sprawdza się w wielu przypadkach, wszystkich żywicach i tworzywach sztucznych, nawet drogie laminaty zaprojektowane do tego zastosowania tłumią siłę sygnału bardziej niż powietrze.

Fala przyszłości

Jak można sobie wyobrazić, produkcja zminiaturyzowanych i powtarzalnych tuneli wypełnionych powietrzem nie jest łatwa, a zrobienie tego w sposób opłacalny jest jeszcze trudniejsze. Producenci próbowali używać formowanych tworzyw sztucznych, a następnie pokrywać je metalem, co pozwala na kształtowanie trójwymiarowej struktury falowodu.

Aby wyprodukować najnowsze radary Aptiv, tworzymy trójwymiarowo formowane falowody powietrzne przy użyciu specjalnej techniki. Pozwala ona na jeszcze więcej swobody w projektowaniu, umożliwiając nam zastosowanie unikalnych kształtów i technik formowania w celu stworzenia specjalnych wiązek radarowych. Możemy dostosować kształty, aby osiągnąć cele konkretnych zastosowań.

Natychmiastowe rezultaty

W systemie radaru samochodowego, anteny 3D typu air-waveguide pomagają efektywnie skanować okolicę sygnałami radarowymi i odbierać słabe echa wracające z otoczenia z niskimi stratami. Poprzez redukcję strat w nadawanym i odbieranym sygnale, anteny air-waveguide umożliwiają zastosowanie bardziej czułego czujnika przy zachowaniu tej samej małej powierzchni fizycznej radaru. Co więcej, technologia air-waveguide umożliwia te ulepszenia przy zachowaniu niskich kosztów.

Aptiv używa anten szczelinowych opartych na plastikowych laminatach wysokiej częstotliwości od ponad dekady i przenosi to doświadczenie na trójwymiarowe falowody wypełnione powietrzem. Na przykład, dzięki większym aperturom i inteligentnemu kształtowaniu wiązki, możemy osiągnąć wyższą rozdzielczość kątową dla bardziej precyzyjnego postrzegania.

W rezultacie system percepcji otrzymuje więcej danych potrzebnych do określenia pozycji obiektów wokół pojazdu, prędkości ich poruszania się, a nawet tego, czym są te obiekty.

Podejście to jest również wydajne obliczeniowo, ponieważ – w przeciwieństwie do systemów skoncentrowanych na kamerze – usprawnienia te nie przekazują nadmiarowych danych, które później muszą zostać odrzucone. Na przykład kamera rejestruje kolor pojazdu blokującego pas ruchu przed nami, jednak dane te nie pomagają systemowi ADAS w podjęciu decyzji o tym, jak poruszać się, aby go ominąć. W przeciwieństwie do tego ostrzejszy obraz z radaru wpływa wyłącznie na dokładność modelu otoczenia pojazdu.

Alternatywa dla samodzielnego parkowania

Radary z zaawansowaną technologią anteny 3D typu air-waveguide mogłyby obsługiwać tryb percepcji o wysokiej rozdzielczości, umożliwiający samodzielne parkowanie. Wczesne implementacje systemów samodzielnego parkowania opierają się na czujnikach ultradźwiękowych do pomiaru szerokości miejsc parkingowych. Często oznacza to, że pojazd musi przejechać obok miejsca parkingowego, aby określić, czy jest ono odpowiedniej wielkości, aby następnie zaparkować tyłem.

Dzięki oprogramowaniu percepcji otoczenia, które wykorzystuje ulepszone radary, pojazd byłby w stanie określić wymiary miejsca przed przejechaniem obok niego, co pozwoliłoby mu bezpośrednio na nim zaparkować.

Producent pojazdów może zdecydować się na aktywację tej konkretnej funkcji tylko dla klientów, którzy jej zażądają, poprzez aktualizację oprogramowania over-the-air, bez zwiększania złożoności i kosztów urządzenia.

Nadchodzi następna generacja

W firmie Aptiv, nasze radary narożne siódmej generacji i radary skierowane przodem do kierunku jazdy zawierają opatentowaną technologię antenową air-waveguide o unikalnej konstrukcji.

W skierowanym do przodu Aptiv FLR7, stworzyliśmy pierwszy w branży radar poziomu podstawowego z możliwościami 4D, z wiodącym w branży zasięgiem 300 metrów i doskonałą rozdzielczością kątową. Czwartym wymiarem w radarze 4D jest wzniesienie obiektów, co pozwala radarowi znacznie ograniczyć liczbę fałszywych alarmów w sytuacjach automatycznego hamowania awaryjnego, jak również w zastosowaniach związanych z tempem jazdy. Na przykład, mimo że pokrywy studzienek kanalizacyjnych mogą silnie odbijać fale radarowe, system może wykryć, że mają one bardzo małą wysokość i uniknie uruchomienia automatycznego systemu hamowania awaryjnego.

Niektórzy producenci pojazdów, dzięki ulepszonej technologii, mogą zdecydować się na całkowite usunięcie radaru skierowanego przodem do kierunku jazdy. Zamiast tego mogą wykorzystać rozszerzony zasięg i szerokie pole widzenia radarów narożnych Aptiv SRR7+. Taka konfiguracja może wspierać standardowy adaptacyjny tempomat i automatyczne hamowanie awaryjne.

Radary nowej generacji firmy Aptiv są przygotowane do obsługi zwiększonej szerokości pasma, potrzebnego do transmisji danych, których będą wymagać takie systemy, dlatego wszystkie wspierają Automotive Ethernet z przepustowością do 1 Gbit/s.

Dzięki wykorzystaniu zaawansowanej technologii antenowej, obsłudze szybkiej transmisji danych i udoskonalonemu oprogramowaniu – w jednej kompaktowej obudowie – rodzina radarów siódmej generacji firmy Aptiv stanowi doskonałą podstawę do budowania następnej generacji pojazdów zautomatyzowanej jazdy.