Vil høyoppløselig radar og lidar gjøre morgendagens biler tryggere?

Det er en problem med et av sikkerhetssystemene i 2018 Nissan Sentra: Det fungerer ikke.

La meg presisere: Det er en problem med et av sikkerhetssystemene i mange nye Nissans, inkludert Sentras, Altimas, Muranos og Pathfinders, og i mange biler på veien i dag fra andre store merker, og det understreker et grunnleggende problem med moderne mobilitet: Ettersom biler i økende grad stoler på teknologier som radar, lidar og kameraer, blir begrensningene til de eksisterende systemene stadig mer åpenbart.

"Bilradarsystemer er kortsynte," fagbladet Mikrobølger og RF skrev nylig. «De mangler oppløsningen til å skille gjenstander i nærheten av kjøretøyet, mens kasserte brusbokser og andre metallgjenstander kan forårsake falske alarmer som øker risikoen for ulykker. De sliter også med å behandle informasjon raskt nok for motorveiskjøring.»

Det virker ideelt for en viktig sikkerhetsfunksjon, ikke sant? Neppe.

Vi snakker spesielt om frontkollisjonsvarslingssystemet i 2018 Sentra, og utvalget av førerassistentfunksjoner som beskytter sjåføren; Nissan kaller det et sikkerhetsskjold, og sa i mai at seks modeller - omtrent 1 000 000 Nissans totalt - vil inkludere automatisk nødbremsing som standardfunksjon. AEB er avhengig av radar i frontgrillen for å oppdage hindringer foran bilen, varsle om mulige kollisjoner og trykke på bremsene hvis sjåføren ikke kan. Synd det fungerer ikke som det skal. Et problem med den Bosch-bygde radarmodulen har at noen sensorer deaktiveres om og om igjen under turer, med et høyt pip og et par oransje varsler som glir fra instrumentkonsollen.

Andre øyne for dagens kjøretøy, inkludert videokameraer og lidar, har sine egne problemer. Problemet med sensorer er gjennomgående på tvers av modeller og i bilindustrien – og ny teknologi kan være løsningen.

Her kommer "høyoppløselig radar"

Videokameraer er todimensjonale, ute av stand til å oppdage dybde – og derfor ikke veldig nyttige når det gjelder å se en fotgjenger i krysset foran deg. Det er her radaren kommer inn, og dens tredimensjonale kartleggingsferdigheter. Her er tingen: Radar har egentlig ikke endret seg på flere tiår. Du vet den feiende, pingende tingen som flyplasstårnene bruker? Ja, radar. Og eksperter er delt i om det er godt nok for presisjonskravene til biler.

"For dagens sikkerhetsretningslinjer... radar er absolutt tilstrekkelig," sa Kamal Khouri, VP for Advanced Driver Assistance Systems hos NXP Semiconductors, til Digital Trends. "Selv om radaren kanskje ikke kan klassifisere et detektert objekt, har den evnen til å oppdage objekter på lang rekkevidde og bestemme dens reiseretning og hastighet. Dette er ikke noe et kamera er i stand til."

NXP er verdensledende innen bilradarsystemer, men selv Khouri er villig til å erkjenne manglene ved radar. I et intervju med Connected Car Magazine bemerket han "svakheten til bilradar i dag er dens oppløsning og dens evne til å identifisere objekter tydelig og klassifisere dem. Et radarsystem i dag kan fortelle deg at det er en gjenstand til stede, men kan ikke fortelle deg hva gjenstanden er.»

Men i likhet med musikk og TV før det, går radaren i høyoppløsning, takket være en ny generasjon oppstarter som kanskje har svaret på et problem du ikke engang visste at bilen din hadde. Gå inn i høyoppløselig radar. Men hva er det egentlig?

I følge Roger Keen, Radar Segment Manager hos NXP, betyr høyoppløselig radar forbedringer i en rekke nøkkelattributter: rekkevidde, doppler og asimut eller vinkel.

"La oss kort se på vinkeloppløsning," sa Keen til Digital Trends. "For autonome kjøretøy er forbedring i vinkeloppløsning mest merkbar fordi den ikke bare gjør det mulig for radarsystemer å skille to objekter på samme rekkevidde, men det gjør det også mulig for radarsystemer å skille en fotgjenger fra et lett kjøretøy fra en stor lastebil. Dette er åpenbart veldig viktig når man skal bygge sensorsystemer for morgendagens autonome kjøretøy.»

Det er derfor NXP jobber med egne høyoppløselige brikker. På CES i 2018 kunngjorde selskapet MR3003 Radar sender/mottaker, en høyoppløselig del spesielt designet for bilapplikasjoner. Men en hel rekke startups har som mål å utfordre den sittende giganten i kappløpet til høyoppløselig.

Det er et firma som heter Uhnder som sammen med deleleverandør Magna har bygget en høyoppløselig radar, for eksempel. Kalt ICON RADAR, "hjelper den med å lukke gapet mellom nivå 3 og nivå 5 for å oppnå full pålitelig autonom kjøring," skriver selskapene.

Så er det Ghostwave, som revolusjonerer radar - du kan se fordi det er tittelen på selskapets hjemmeside, så det må være sant (det er sarkasme, hvis du ikke var sikker). Og Oculii, som lager solid-state HD-radar som er avhengig av avansert signalbehandling og en svimlende rekke buzzwords for å...vel, du skjønner ideen.

Digital Trends nådde ut til flere av disse hemmelighetsfulle startupene, og ingen ønsket å delta i denne historien – kanskje et forsøk på å beskytte «forretningshemmeligheter». Det kan også signalisere at HD-radar fortsatt bare er en idé i en mappe på pulten til noen innen markedsføring. Men det kan være en annen løsning.

Kan Lidar løse problemet?

Lidar er som radar, men med lysstråler i stedet for lydbølger, og systemer for dagens biler består av store spinnende bøtter som sitter på taket og koster tusenvis av dollar stykket. Kjøretøyet ditt trenger flere for å male et 3D-bilde av veien foran – men det virker egentlig ikke som en praktisk løsning, gjør det? Så mange selskaper prøver nye ting, spesielt solid state-enheter som krymper dramatisk og sparer penger. Men er de bedre?

"Ingen av dem kommer engang i nærheten av å faktisk oppfylle nøkkelytelsesspesifikasjonene som virkelig kreves," Austin Russell, grunnlegger og administrerende direktør i Luminar, fortalte oss tidligere i sommer. "Hvis du vil ha en solid state lidar på $100, kan du gå ned til Best Buy og hente en. Det er en golfavstandsmåler. Jada, den ser teknisk ut til et par hundre meter - forteller deg hvor langt unna flagget er. Men er det aktuelt for autonome biler? Absolutt ikke."

Russel har brukt år på å komme opp med et bedre system, ved å bruke alternativ kjemi og tenke nytt om fysikken til lidar med en helt annen bølgelengde av lys. Utfordringen er at det ikke var noen hyllekomponenter lett tilgjengelig. Så Luminar bygde dem. Alle sammen.

"I stedet for å gå ned til fabrikken vår i San Jose og plukke opp noen silisiumfotodioder og noen 905-nanometer lasere fra de samme leverandørene som alle andre kjøper dem fra, vi måtte lage disse 1550 nanometer laserne fra ripe. Du vet, design dem. Vi måtte lage vårt eget spesielle materiale - indium gallium arsenid fotodioder, det er materialet du må bruke for å se dette bølgelengde av lys, du kan ikke bruke silisium lenger, noe som er veldig enkelt å bruke... vi måtte til og med lage våre egne chips for system."

Luminars brikker kan forbedres på eksisterende lidar-sensorer, men betyr det at bilprodusenter kan skalere ned antall sensorer en dag – spesielt hvis, som vi har sett, radar kanskje ikke fungerer så bra?

Foreløpig: Ingen løsning på radaren

Som en sunn frokost, må biler ha en balanse mellom forskjellige sensorer. Radar vil forbli nøkkelen, sier eksperter - men i økende grad vil biler stole på lidar.

"Du trenger en kombinasjon av kameraer, radar og lidar for å lage et selvkjørende system," Jada Tapley, VP of Advanced Engineering i Aptiv, fortalte oss tidligere i år.

"Bransjen bruker tre sensorsystemer av en grunn," sa Khouri til Connected Car Mag. "Det er fordi ingen system er komplette i sin evne til å aktivere autonom kjøring eller ADAS-funksjoner (advanced driver-assistance systems). Alle systemer - kamera, LiDAR, radar - har sine egne styrker og svakheter."

Og gitt de svakhetene som eksisterer i dag, ser teknologien ut til å være en begrensende faktor, både i sikkerhetssystemer som AEB og i jakten på helt autonome kjøretøy. Husk at ingeniører fortsatt kjemper etter en løsning - og du bør kanskje kjøre litt mindre aggressivt.

Redaktørenes anbefalinger

• Prøvekjøringer og mobiltelefonhandel gjør eller ødelegger bilsalg for amerikanske latinamerikanere
• Dette radarsystemet kan endelig sette en stopper for barn som dør i varme biler
• Tesla Model S politibil går nesten tom for strøm under høyhastighetsjakt
• Nissans høyteknologiske isbil fjerner røyken fra bestillingen din
• Hvordan Nissans "usynlig-til-synlig"-teknologi kan bane vei for autonome biler