Kommer högupplöst radar och Lidar att göra morgondagens bilar säkrare?

Det finns en problem med ett av säkerhetssystemen i 2018 års Nissan Sentra: Det fungerar inte.

Låt mig förtydliga: Det finns en problem med ett av säkerhetssystemen i många nya Nissans, inklusive Sentras, Altimas, Muranos och Pathfinders, och i många bilar på vägen idag från andra stora märken, och det understryker ett grundläggande problem med modern mobilitet: När bilar i allt högre grad förlitar sig på teknologier som radar, lidar och kameror, blir begränsningarna för dessa befintliga system alltmer uppenbar.

"Fordonsradarsystem är kortsiktiga", facktidningen Mikrovågor & RF skrev nyligen. ”De saknar upplösningen att särskilja föremål nära fordonet, medan kasserade läskburkar och andra metallföremål kan orsaka falsklarm som ökar risken för olyckor. De kämpar också för att bearbeta information tillräckligt snabbt för motorvägskörning.”

Det verkar idealiskt för en avgörande säkerhetsfunktion, eller hur? Knappast.

Vi pratar specifikt om frontkollisionsvarningssystemet i 2018 Sentra, och mängden förarassistansfunktioner som skyddar föraren; Nissan kallar det en säkerhetssköld, och sa i maj att sex modeller - ungefär 1 000 000 Nissans totalt - kommer att inkludera automatisk nödbroms som standardfunktion. AEB förlitar sig på radar i frontgrillen för att upptäcka hinder framför bilen, varna för eventuella kollisioner och bromsa om föraren inte kan. Synd det fungerar inte som det ska. Ett problem med den Bosch-byggda radarmodulen har några sensorer som avaktiveras om och om igen under resor, med ett högt pip och ett par orange varningar från instrumentkonsolen.

Andra ögon för dagens fordon, inklusive videokameror och lidar, har sina egna problem. Problemet med sensorer är genomgående över modeller och i bilindustrin - och ny teknik kan vara lösningen.

Här kommer "högupplöst radar"

Videokameror är tvådimensionella, oförmögna att upptäcka djup — och därför inte riktigt användbara när det gäller att upptäcka en fotgängare i övergångsstället framför dig. Det är där radarn kommer in, och dess tredimensionella kartläggningsförmåga. Här är grejen: Radar har egentligen inte förändrats på decennier. Du vet den där svepande, plingande saken som flygplatstorn använder? Japp, radar. Och experter är delade om huruvida det är tillräckligt bra för bilarnas precisionskrav.

"För dagens säkerhetsriktlinjer... är radar absolut tillräcklig," sa Kamal Khouri, VP för Advanced Driver Assistance Systems på NXP Semiconductors, till Digital Trends. "Medan radarn kanske inte kan klassificera ett detekterat föremål, har den förmågan att upptäcka föremål på långa avstånd och bestämma dess färdriktning och hastighet. Det här är inget som en kamera kan göra.”

NXP är världsledande inom bilradarsystem, men även Khouri är villig att erkänna radarns brister. I en intervju med Connected Car Magazine noterade han "svagheten med bilradar idag är dess upplösning och dess förmåga att tydligt identifiera objekt och klassificera dem. Ett radarsystem idag kan berätta att det finns ett föremål närvarande, men kan inte berätta vad föremålet är."

Men precis som musik och TV innan det går radar i högupplösning, tack vare en ny generation startups som kan ha svaret på ett problem du inte ens visste att din bil hade. Gå in i högupplöst radar. Men vad är det egentligen?

Enligt Roger Keen, Radar Segment Manager på NXP, innebär högupplöst radar förbättringar av ett antal nyckelattribut: avstånd, doppler och azimut eller vinkel.

"Låt oss kort titta på vinkelupplösning," sa Keen till Digital Trends. "För autonoma fordon är förbättringen av vinkelupplösningen mest märkbar eftersom den inte bara gör det möjligt för radarsystem att särskilja två objekt på samma räckvidd men det gör det också möjligt för radarsystem att skilja en fotgängare från ett lätt fordon från en stor lastbil. Detta är uppenbarligen mycket viktigt när man bygger sensorsystem för morgondagens autonoma fordon.”

Det är därför NXP arbetar med sina egna högupplösta chips. Vid CES 2018 tillkännagav företaget MR3003 radarsändtagare, en högupplöst del speciellt designad för fordonstillämpningar. Men en hel rad med startups siktar på att utmana den sittande jätten i kapplöpningen till högupplösta.

Det finns ett företag som heter Uhnder som tillsammans med reservdelsleverantör Magna har byggt en högupplöst radar, till exempel. Kallas ICON RADAR, det "hjälper till att stänga gapet mellan nivå 3 och nivå 5 för att nå full tillförlitlig autonom körning", skriver företagen.

Sedan finns det Spökvåg, som revolutionerar radarn - du kan se eftersom det är titeln på företagets hemsida, så det måste vara sant (det är sarkasm, om du inte var säker). Och Oculii, som gör solid-state HD-radar som förlitar sig på avancerad signalbehandling och en svindlande mängd modeord för att...ja, du förstår idén.

Digital Trends nådde ut till flera av dessa hemlighetsfulla startups, och ingen ville delta i den här historien - ett försök att skydda "affärshemligheter", kanske. Det kan också signalera att HD-radar fortfarande bara är en idé i en mapp på skrivbordet hos någon inom marknadsföring. Men det kan finnas en annan lösning.

Kan Lidar lösa problemet?

Lidar är som radar men med ljusstrålar istället för ljudvågor, och system för dagens bilar består av stora snurrande hinkar som sitter på taket och kostar tusentals dollar styck. Ditt fordon behöver flera för att måla en 3D-bild av vägen framför dig - men det verkar inte riktigt vara en praktisk lösning, eller hur? Så många företag provar nya saker, särskilt solid state-enheter som krymper ner dramatiskt och sparar pengar. Men är de bättre?

"Ingen av dem kommer verkligen ens i närheten av att faktiskt uppfylla de nyckelprestandaspecifikationer som verkligen krävs," Austin Russell, grundare och VD för Luminar, berättade tidigare i somras. "Om du vill ha en $100 solid state lidar kan du gå ner till Best Buy och hämta en. Det är en golfavståndsmätare. Visst, den ser ut tekniskt till ett par hundra meter - berättar hur långt bort flaggan är. Men är det tillämpligt på autonoma bilar? Absolut inte."

Russel har ägnat flera år åt att komma fram till ett bättre system, genom att använda alternativ kemi och ompröva lidars fysik med en helt annan ljusvåglängd. Utmaningen är att det inte fanns några färdiga komponenter lätt tillgängliga. Så Luminar byggde dem. Allihopa.

"Istället för att gå ner till vår fabrik i San Jose och plocka upp några kiselfotodioder och några 905-nanometer lasrar från samma leverantörer som alla andra köper dem från, vi var tvungna att tillverka dessa 1 550 nanometer lasrar från repa. Du vet, designa dem. Vi var tvungna att göra vårt eget speciella material - indium gallium arsenid fotodioder, det är materialet du måste använda för att se detta ljusets våglängd, du kan inte använda kisel längre, vilket är väldigt lätt att använda... vi var till och med tvungna att göra våra egna chips för systemet."

Luminars chips kan förbättras på befintliga lidarsensorer, men betyder det att biltillverkare kan skala ner antalet sensorer någon dag – speciellt om, som vi har sett, radar kanske inte fungerar så bra?

För nu: Ingen lösning på radarn

Som en hälsosam frukost måste bilar ha en balans mellan olika sensorer. Radar kommer att förbli nyckeln, säger experter - men i allt högre grad kommer bilar att förlita sig på lidar.

"Du behöver en kombination av kameror, radar och lidar för att skapa ett självkörande system," Jada Tapley, VP of Advanced Engineering på Aptiv, berättade tidigare i år.

"Branschen använder tre avkänningssystem av en anledning," sa Khouri till Connected Car Mag. "Det beror på att inget system är komplett i sin förmåga att möjliggöra autonom körning eller ADAS-funktioner (avancerade förarassistanssystem). Alla system - kamera, LiDAR, radar - har sina egna styrkor och svagheter."

Och med tanke på de svagheter som finns idag verkar tekniken vara en begränsande faktor, både i säkerhetssystem som AEB och i jakten på helt autonoma fordon. Tänk på att ingenjörer fortfarande tävlar efter en lösning - och du bör kanske tävla lite mindre aggressivt.

Redaktörens rekommendationer

• Provkörningar och mobilshopping gör eller bryter bilförsäljningen för amerikanska latinamerikaner
• Detta radarsystem kan äntligen sätta stopp för barn som dör i varma bilar
• Tesla Model S polisbil får nästan slut på elektricitet under höghastighetsjakt
• Nissans högteknologiska glassbil tar bort ångorna från din beställning
• Hur Nissans "osynliga-till-synliga" teknik kan bana väg för autonoma bilar