Vil højopløsningsradar og lidar gøre morgendagens biler sikrere?

Der er en problem med et af sikkerhedssystemerne i 2018 Nissan Sentra: Det virker ikke.

Lad mig præcisere: Der er en problem med et af sikkerhedssystemerne i mange nye Nissans, herunder Sentras, Altimas, Muranos og Pathfinders, og i mange biler på vejene i dag fra andre store mærker, og det understreger et grundlæggende problem med moderne mobilitet: Efterhånden som biler i stigende grad er afhængige af teknologier som radar, lidar og kameraer, bliver begrænsningerne ved disse eksisterende systemer i stigende grad indlysende.

"Bilradarsystemer er kortsigtede," fagbladet Mikrobølger & RF skrev for nylig. "De mangler opløsningen til at skelne genstande tæt på køretøjet, mens kasserede sodavandsdåser og andre metalliske genstande kan forårsage falske alarmer, der øger risikoen for ulykker. De har også svært ved at behandle information hurtigt nok til motorvejskørsel."

Det virker ideelt til en afgørende sikkerhedsfunktion, ikke? Næsten.

Vi taler specifikt om frontkollisionsadvarselssystemet i 2018 Sentra, og rækken af ​​førerassistentfunktioner, der beskytter føreren; Nissan kalder det et Safety Shield, og sagde i maj, at seks modeller - omkring 1.000.000 Nissans i alt - vil inkludere automatisk nødbremse som standardfunktion. AEB er afhængig af radar i frontgrillen til at registrere forhindringer foran bilen, advare om mulige kollisioner og trykke på bremsen, hvis føreren ikke kan. Det var ærgerligt det virker ikke ordentligt. Et problem med det Bosch-byggede radarmodul har nogle sensorer, der deaktiverer igen og igen under ture, med et højt bip og et par orange advarsler, der blænder fra instrumentkonsollen.

Andre øjne for nutidens køretøjer, herunder videokameraer og lidar, har deres egne problemer. Problemet med sensorer er gennemgående på tværs af modeller og på tværs af bilindustrien - og ny teknologi kan være løsningen.

Her kommer "højopløsningsradar"

Videokameraer er todimensionelle, ude af stand til at registrere dybde - og derfor ikke rigtig nyttige, når det kommer til at spotte en fodgænger i fodgængerovergangen foran dig. Det er her radaren kommer ind, og dens tredimensionelle kortlægningsevner. Her er sagen: Radar har ikke rigtig ændret sig i årtier. Kender du den fejende, pingende ting lufthavnstårne ​​bruger? Ja, radar. Og eksperterne er uenige om, hvorvidt den er god nok til bilernes præcisionskrav.

"For nutidens sikkerhedsretningslinjer... radar er absolut tilstrækkelig," sagde Kamal Khouri, VP for Advanced Driver Assistance Systems hos NXP Semiconductors, til Digital Trends. "Selvom radaren muligvis ikke er i stand til at klassificere et detekteret objekt, har den evnen til at detektere objekter på lang rækkevidde og bestemme dens bevægelsesretning og hastighed. Dette er ikke noget, et kamera er i stand til."

NXP er verdens førende inden for bilradarsystemer, men selv Khouri er villig til at erkende radarens mangler. I et interview med Connected Car Magazine bemærkede han "svagheden ved bilradar i dag er dens opløsning og dens evne til klart at identificere objekter og klassificere dem. Et radarsystem i dag kan fortælle dig, at der er en genstand til stede, men kan ikke fortælle dig, hvad objektet er."

Men ligesom musik og tv før det, går radaren i high-definition, takket være en ny generation af startups, der muligvis har svaret på et problem, du ikke engang vidste, at din bil havde. Gå ind i højopløsningsradar. Men hvad er det helt præcist?

Ifølge Roger Keen, Radar Segment Manager hos NXP, betyder højopløsningsradar forbedringer i en række nøgleattributter: rækkevidde, doppler og azimut eller vinkel.

"Lad os kort se på vinkelopløsning," sagde Keen til Digital Trends. "For autonome køretøjer er forbedring i vinkelopløsning mest mærkbar, fordi den ikke kun gør det muligt for radarsystemer at skelne mellem to objekter på samme rækkevidde, men det gør det også muligt for radarsystemer at skelne en fodgænger fra et let køretøj fra en stor lastbil. Dette er naturligvis meget vigtigt, når man bygger sensorsystemer til morgendagens autonome køretøjer."

Det er derfor, NXP arbejder på sine egne high-res chips. Ved CES i 2018 annoncerede virksomheden MR3003 Radar Transceiver, en højopløselig del specielt designet til bilapplikationer. Men en hel række startups sigter mod at udfordre den etablerede gigant i kapløbet om højopløsning.

Der hedder et firma Uhnder der sammen med reservedelsleverandør Magna har bygget en højopløsningsradar, for eksempel. Kaldet ICON RADAR, det "hjælper med at lukke afstanden mellem niveau 3 og niveau 5 for at opnå fuld pålidelig autonom kørsel," skriver virksomhederne.

Så er der Spøgelsesbølge, som revolutionerer radar - du kan se, fordi det er titlen på virksomhedens hjemmeside, så det må være sandt (det er sarkasme, hvis du ikke var sikker). Og Oculii, som laver solid-state HD-radar, der er afhængig af avanceret signalbehandling og en svimlende række buzzwords for at...ja, du forstår ideen.

Digital Trends nåede ud til flere af disse hemmelighedsfulde startups, og ingen ønskede at deltage i denne historie - måske et forsøg på at beskytte "forretningshemmeligheder". Det kan også signalere, at HD-radar stadig bare er en idé i en mappe på skrivebordet hos nogen inden for marketing. Men der kan være en anden løsning.

Kan Lidar løse problemet?

Lidar er ligesom radar men med lysstråler i stedet for lydbølger, og systemer til nutidens biler består af store snurrende spande, der sidder på taget og koster tusindvis af dollars stykket. Dit køretøj har brug for flere til at male et 3D-billede af vejen forude - men det virker ikke rigtig som en praktisk løsning, gør det? Så mange virksomheder prøver nye ting, især solid state-enheder, der krymper dramatisk og sparer penge. Men er de bedre?

"Sikkert er ingen af ​​dem i nærheden af ​​rent faktisk at opfylde de centrale præstationsspecifikationer, der virkelig er påkrævet," Austin Russell, grundlægger og administrerende direktør for Luminar, fortalte os tidligere på sommeren. "Hvis du vil have en $100 solid state lidar, kan du gå ned til Best Buy og hente en. Det er en golfafstandsmåler. Selvfølgelig ser den ud teknisk til et par hundrede meter - fortæller dig, hvor langt væk flaget er. Men gælder det for selvkørende biler? Absolut ikke."

Russel har brugt år på at finde på et bedre system, ved at bruge alternativ kemi og gentænke lidars fysik med en helt anden bølgelængde af lys. Udfordringen er, at der ikke var nogen hyldekomponenter let tilgængelige. Så Luminar byggede dem. Allesammen.

"I stedet for at gå ned til vores fabrik i San Jose og hente nogle silicium fotodioder og nogle 905-nanometer lasere fra de samme leverandører, som alle andre køber dem fra, var vi nødt til at lave disse 1.550 nanometer lasere fra kradse. Du ved, design dem. Vi var nødt til at lave vores eget specielle materiale - indium gallium arsenid fotodioder, det er det materiale du skal bruge for at se dette bølgelængde af lys, kan du ikke bruge silicium mere, hvilket er virkelig nemt at bruge... vi var endda nødt til at lave vores egne chips til system."

Luminars chips kan forbedres på eksisterende lidar-sensorer, men betyder det, at bilproducenter kan nedskalere antallet af sensorer en dag - især hvis, som vi har set, radar måske ikke fungerer for godt?

For nu: Ingen løsning på radaren

Ligesom en sund morgenmad skal biler have en balance mellem forskellige sensorer. Radar vil forblive nøglen, siger eksperter - men i stigende grad vil biler stole på lidar.

"Du har brug for en kombination af kameraer, radar og lidar for at skabe et selvkørende system," Jada Tapley, VP for Advanced Engineering hos Aptiv, fortalte os tidligere i år.

"Branchen bruger tre sensorsystemer af en grund," fortalte Khouri til Connected Car Mag. "Det skyldes, at intet system er komplet i sin evne til at aktivere autonom kørsel eller ADAS-funktioner (avancerede førerassistancesystemer). Alle systemer - kamera, LiDAR, radar - har deres egne styrker og svagheder."

Og givet de svagheder, der eksisterer i dag, ser teknologien ud til at være en begrænsende faktor, både i sikkerhedssystemer som AEB og i jagten på fuldt autonome køretøjer. Husk på, at ingeniører stadig ræser efter en løsning - og du bør måske køre lidt mindre aggressivt.

Redaktørens anbefalinger

• Prøvekørsler og mobiltelefonindkøb gør eller ødelægger bilsalg for amerikanske latinamerikanere
• Dette radarsystem kunne endelig sætte en stopper for, at børn dør i varme biler
• Tesla Model S politibil løber næsten tør for elektricitet under højhastighedsjagt
• Nissans højteknologiske isbil fjerner dampene fra din ordre
• Hvordan Nissans 'usynlig-til-synlig'-teknologi kunne bane vejen for autonome biler