Il radar e il Lidar ad alta risoluzione renderanno le auto di domani più sicure?

C'è un problema con uno dei sistemi di sicurezza della Nissan Sentra 2018: Non funziona.

Vorrei chiarire: c'è a problema con uno dei sistemi di sicurezza di molte nuove Nissan, tra cui Sentra, Altimas, Murano e Pathfinder, e in molte auto oggi in circolazione di altri marchi importanti, e sottolinea un problema di fondo con mobilità moderna: poiché le auto fanno sempre più affidamento su tecnologie come radar, lidar e telecamere, i limiti di questi sistemi esistenti stanno diventando sempre più evidenti ovvio.

"I sistemi radar automobilistici sono miopi", scrive la rivista specializzata Microonde e RF ha scritto di recente. “Non hanno la capacità di distinguere gli oggetti vicini al veicolo, mentre le lattine di soda e altri oggetti metallici scartati possono causare falsi allarmi che aumentano il rischio di incidenti. Fanno anche fatica a elaborare le informazioni abbastanza velocemente per la guida in autostrada”.

Sembra l'ideale per una funzione di sicurezza cruciale, giusto? Difficilmente.

Stiamo parlando specificamente del sistema di avviso di collisione anteriore della Sentra 2018 e della gamma di funzioni di assistenza alla guida che proteggono il conducente; Nissan lo chiama scudo di sicurezza, e a maggio ha dichiarato che sei modelli - circa 1.000.000 di Nissan in totale - includeranno la frenata automatica di emergenza come caratteristica standard. L'AEB si affida al radar nella griglia anteriore per rilevare gli ostacoli davanti all'auto, avvisare di possibili collisioni e premere i freni se il conducente non può. Peccato non funziona correttamente. Un problema con il modulo radar costruito da Bosch è che alcuni sensori si disattivano ripetutamente durante i viaggi, con un forte segnale acustico e una coppia di avvisi arancioni provenienti dalla console degli strumenti.

Altri occhi per i veicoli di oggi, comprese videocamere e lidar, portano i loro problemi. Il problema dei sensori è diffuso in tutti i modelli e in tutto il settore automobilistico e la nuova tecnologia potrebbe essere la soluzione.

Ecco il “radar ad alta risoluzione”

Le videocamere sono bidimensionali, incapaci di rilevare la profondità e quindi non molto utili quando si tratta di individuare un pedone sulle strisce pedonali davanti a te. È qui che entra in gioco il radar e le sue capacità di mappatura tridimensionale. Il punto è questo: il radar non è cambiato davvero da decenni. Hai presente quello strumento di spazzamento e ping che usano le torri degli aeroporti? Sì, radar. E gli esperti sono divisi sulla questione se sia abbastanza buono per le esigenze di precisione delle auto.

"Per le linee guida di sicurezza odierne... il radar è assolutamente sufficiente", ha dichiarato a Digital Trends Kamal Khouri, vicepresidente dei sistemi avanzati di assistenza alla guida presso NXP Semiconductors. “Anche se il radar potrebbe non essere in grado di classificare un oggetto rilevato, ha la capacità di rilevare oggetti a lungo raggio e determinarne la direzione di viaggio e la velocità. Questo non è qualcosa che una fotocamera è in grado di fare”.

NXP è il leader mondiale nei sistemi radar automobilistici, ma anche Khouri è disposto a riconoscere le carenze del radar. In un'intervista con Connected Car Magazine, ha osservato che “il punto debole del radar automobilistico oggi è la sua risoluzione e la sua capacità di identificare chiaramente gli oggetti e classificarli. Un sistema radar oggi può dirti che è presente un oggetto, ma non può dirti di cosa si tratta”.

Ma come prima la musica e la TV, il radar sta diventando ad alta definizione, grazie a una nuova generazione di startup che potrebbero avere la risposta a un problema che non sapevi nemmeno avesse la tua auto. Entra nel radar ad alta risoluzione. Ma cos'è esattamente?

Secondo Roger Keen, Radar Segment Manager presso NXP, il radar ad alta risoluzione significa miglioramenti in una serie di attributi chiave: portata, doppler e azimut o angolo.

“Diamo un’occhiata brevemente alla risoluzione angolare”, ha detto Keen a Digital Trends. “Per i veicoli autonomi, il miglioramento della risoluzione angolare è più evidente perché non solo consente ai sistemi radar di farlo distinguere due oggetti alla stessa distanza ma consente anche ai sistemi radar di distinguere un pedone da un veicolo leggero da un camion di grandi dimensioni. Questo è ovviamente molto importante quando si progettano i sistemi di sensori dei veicoli autonomi di domani”.

Ecco perché NXP sta lavorando su propri chip ad alta risoluzione. Al CES del 2018, la società ha annunciato il Ricetrasmettitore radar MR3003, una parte ad alta risoluzione appositamente progettata per applicazioni automobilistiche. Ma tutta una serie di startup mirano a sfidare il gigante in carica nella corsa all’alta risoluzione.

C'è una compagnia chiamata Sotto che insieme al fornitore di ricambi Magna hanno costruito un radar ad alta risoluzione, Per esempio. Chiamato ICON RADAR, “aiuta a colmare il divario tra il livello 3 e il livello 5 per raggiungere una guida autonoma completamente affidabile”, scrivono le società.

Poi c'è Onda fantasma, che sta rivoluzionando il radar: lo puoi capire perché è il titolo della home page dell'azienda, quindi deve essere vero (è sarcasmo, se non ne fossi sicuro). E Oculii, che produce radar HD a stato solido che si basa su un'elaborazione avanzata del segnale e su una serie vertiginosa di parole d'ordine per... beh, hai capito.

Digital Trends ha contattato molte di queste startup segrete e nessuna ha voluto partecipare a questa storia, forse uno sforzo per proteggere i “segreti commerciali”. Potrebbe anche indicare che il radar HD è ancora solo un'idea in una cartella sulla scrivania di qualcuno che si occupa di marketing. Ma potrebbe esserci un'altra soluzione.

Lidar può risolvere il problema?

Lidar lo è come il radar ma con fasci luminosi invece delle onde sonore, e i sistemi per le auto di oggi sono costituiti da grandi secchi rotanti che si trovano sul tetto e costano migliaia di dollari ciascuno. Il tuo veicolo ne ha bisogno di diversi per dipingere un'immagine 3D della strada da percorrere, ma non sembra proprio una soluzione pratica, vero? Quindi molte aziende stanno provando nuove cose, in particolare dispositivi a stato solido che si riducono drasticamente e fanno risparmiare denaro. Ma sono migliori?

"Certamente nessuno di loro si avvicina nemmeno lontanamente a soddisfare effettivamente le specifiche prestazionali chiave realmente richieste", Austin Russell, fondatore e CEO di Luminare, ci ha detto all'inizio di questa estate. “Se vuoi un lidar a stato solido da $ 100 puoi andare a Best Buy e prenderne uno. È un telemetro da golf. Certo, tecnicamente vede fino a un paio di centinaia di metri: ti dice quanto è lontana la bandiera. Ma questo è applicabile alle auto autonome? Assolutamente no."

Russel ha impiegato anni a ideare un sistema migliore, utilizzando una chimica alternativa e ripensando la fisica del lidar con una lunghezza d'onda della luce completamente diversa. La sfida è che non c’erano componenti immediatamente disponibili. Quindi Luminar li ha costruiti. Tutti loro.

“Invece di andare nella nostra fabbrica a San Jose e prendere dei fotodiodi al silicio e dei fotodiodi da 905 nanometri laser dagli stessi fornitori da cui li acquistano tutti gli altri, abbiamo dovuto realizzare questi laser da 1.550 nanometri da graffio. Sai, progettali. Abbiamo dovuto creare il nostro materiale speciale: fotodiodi all'arseniuro di indio e gallio, questo è il materiale che devi usare per vederlo lunghezza d'onda della luce, non è più possibile utilizzare il silicio, che è davvero facile da usare... abbiamo dovuto persino creare i nostri chip per sistema."

I chip di Luminar potrebbero migliorare i sensori Lidar esistenti, ma ciò significa che un giorno i produttori di automobili potrebbero ridurne il numero, soprattutto se, come abbiamo visto, il radar forse non funziona troppo bene?

Per ora: nessuna soluzione sul radar

Come una colazione sana, le auto devono avere un equilibrio di sensori diversi. Il radar rimarrà fondamentale, dicono gli esperti, ma le auto faranno sempre più affidamento sul lidar.

“È necessaria una combinazione di telecamere, radar e lidar per creare un sistema di guida autonoma”, ha affermato Jada Tapley, vicepresidente di Advanced Engineering presso Aptiv. ci ha detto all'inizio di quest'anno.

"L'industria utilizza tre sistemi di rilevamento per un motivo", ha detto Khouri a Connected Car Mag. “Questo perché nessun sistema è completo nella sua capacità di abilitare la guida autonoma o le funzioni ADAS (sistemi avanzati di assistenza alla guida). Tutti i sistemi – telecamera, LiDAR, radar – hanno i propri punti di forza e di debolezza”.

E date le debolezze esistenti oggi, la tecnologia sembra essere un fattore limitante, sia nei sistemi di sicurezza come l’AEB, sia nella ricerca di veicoli completamente autonomi. Tieni presente che gli ingegneri stanno ancora cercando una soluzione e forse dovresti correre in modo un po' meno aggressivo.

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