Geavanceerde radar de autonome toekomst van de auto-industrie
NieuwsVooruitgang in de radarchiptechnologie stelt auto's in staat om hun omgeving waar te nemen als onderdeel van een bredere trend die uiteindelijk zal leiden tot autonome voertuigen.
Groei is momenteel gericht op het topsegment van de markt, waar geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS) veiligheidsvoorzieningen toevoegen om ongelukken te voorkomen. Experts zeggen dat dit binnen vijf jaar zou kunnen leiden tot volledig autonome voertuigen.
Het zal ook een aanzienlijke toename van de uitgaven zien. Volgens de 'Automotive System Demand Forecast' van Strategy Analytics zullen autofabrikanten in 2021 meer dan $ 25 miljard uitgeven aan geavanceerde veiligheid - het dubbele van de huidige marktwaarde van iets meer dan $ 12 miljard voor 2015.
Maar er zijn obstakels: de technologiekosten zijn nog steeds hoog en regelgeving zorgt voor extra complexiteit op de markt. Voertuigen zijn gebonden aan de automotive functionele veiligheidsstandaard, ISO 26262, die wordt geïntroduceerd in afwachting van een toenemende hoeveelheid elektronica ingebouwd in auto's.
Toch leiden regulering en standaardisatie ook tot acceptatie. Op Europees niveau stelt het geavanceerde plan van de Euro NCAP (nieuwe autobeoordelingsprogramma) dat alleen auto's met autonome functies de hoogste vijfsterrenveiligheidsbeoordeling krijgen. Als gevolg hiervan wordt radartechnologie toegevoegd aan de meeste nieuwe voertuigen.
Geavanceerde radartechnologieën worden gebruikt om te voorkomen dat voertuigen elkaar raken. Dit betekent een verschuiving van 'passieve veiligheidssystemen' zoals airbags naar 'actieve veiligheid', zoals Ian Americans, Director of the Automotive van Strategy Analytics. elektronicaservice, legt uit.
Vooruitgang op de radar
Radar is een zeer robuuste technologie: het werkt in mist, sneeuw en als de sensor vuil is, zegt Wim Van Thillo, senior onderzoeker, Green Radio programmalijn, Imec: 'En daarom rekent automotive op radar.'
Imec heeft onlangs de eerste 79 GHz radarzender aangekondigd in gewoon digitaal 28nm CMOS met een uitgangsvermogen van 10dBm. Dit is, zegt het, 'de eerste hoge resolutie radarchip voor de massa', en zou de kosten van de technologie kunnen drukken.
In de toekomst, zegt Van Thillo, zullen er twee technologieën in voertuigen worden ingebouwd: radar en optische systemen. 'De gegevens zullen worden samengevoegd en ze zullen samenwerken. Radar is robuust en optisch is beter in het vinden van dingen zoals markeringen op de weg en het lezen van verkeersborden, 'zegt hij.
Volgens Riches zijn camera's, radars en lidars (een remote sensing-technologie die afstand meet door een doel te verlichten met een laser en het gereflecteerde licht te analyseren) de sleutel tot de toekomst van de auto-industrie. 'Radars worden gebruikt voor doelacquisitie en middellange tot langere reeksen; camera's hebben een korter bereik. Lidars worden gebruikt als een scanner en doen een 360 ° -scan van de omgeving. '
Automobielradar bestaat uit LRR, MRR en SRR (langeafstandsradar, middellange afstandsradar en kortbereikradar). Er zijn momenteel automotive radarsystemen op 24GHz, 77GHz en 79GHz. De 77 GHz radars worden gebruikt voor adaptieve cruise control-toepassingen en kunnen ook worden gebruikt voor het vermijden van ongevallen.
Volgens Liam Devlin, CEO van Plextek RF Integration: '24-GHz radars worden gebruikt voor toepassingen van korte tot middellange afstand, zoals antibotsingsradar en dodehoekdetectie. Maar er is een grote druk om alle automotive-radar te verschuiven naar de 77GHz- en 79GHz-banden en het is mogelijk dat de 24GHz-banden worden uitgefaseerd. '
Een van de eerste radartraceapplicaties was het Volvo City-systeem, dat een automatische rem op lage snelheid bood, legt Andy Birnie uit, manager engineering systems systems bij Freescale - die verschillende producten maakt voor de markt voor radars in de automobielsector. 'Als u rijdt en naar verkeerslichten rijdt, zal hij remmen. Het kan worden gebruikt voor noodremmen, dus voor botsingen met lage snelheid is het geweldig. Het is niet speciaal voor de veiligheid, omdat mensen niet de neiging hebben om gewond te raken met deze snelheid - maar het bespaart veel geld. '
Radar is erg goed in het detecteren van het bereik, volgens Birnie. '24 GHz werkt voor korte afstanden zoals het achteruitrijden van de auto. Voor langere afstanden is 77 GHz beter: het botst het object af en meet de afstand. Meet dat herhaaldelijk en het kan zien wanneer iets dichtbij of verder weg komt. Maar het vertelt je niet waar het object zich bevindt: de camera doet dit. De combinatie van beide is goedkoop en efficiënt. '
Radar toepassingen
Radartoepassingen omvatten adaptieve cruisecontrol, hulp bij zijdelingse botsingen en detectie van dode hoeken. Een ander groot gebied is botsing vermijden, zegt Birnie. 'Botsingen vermijden kan je waarschuwen of aannemen dat je een beetje duf bent en ook voor jou stuurt. Ondertussen kan blinde vlekdetectie u opnieuw sturen. '
Radars maken ook automatisch parkeren mogelijk: 'Je kunt naast een parkeerplaats komen en de auto zal achteruit rijden', legt Birnie uit..
Een andere interessante use-case is aan de visuele kant: het systeem kan verkeersborden bekijken en die informatie lezen - zoals een maximumsnelheid van 30 mph. 'Het vertelt je dat je de snelheidslimiet bereikt. Het vertraagt je niet, maar het zou dat ook kunnen doen, 'zegt Birnie. Ondertussen kan een combinatie van de twee camera's en radar het weer controleren.
Ondanks meerdere applicaties - en een voertuig dat onlangs werd gepresenteerd door softwaregigant Google - zijn volledig autonome auto's nog niet helemaal klaar. Een echt autonoom voertuig zal als een taxi zijn - in staat om zelfstandig te rijden, ongeacht of de eigenaar heeft gedronken, bijvoorbeeld. Maar op dit moment geven deze auto's de controle terug aan de bestuurder zodra ze iets niet kunnen verwerken.
'Er gebeuren onderweg dingen die de technologie op dit moment niet aan kan,' zegt Birnie. 'Er is altijd de uitgangsclausule om de controle over te dragen aan de bestuurder. Het is gemakkelijk om een autonome auto in een file voor te stellen of als er drie andere auto's op de weg zijn. Maar wanneer je bij een kruispunt komt en iemand het rode licht springt, kun je het niet voorspellen. '
Daarom is het onwaarschijnlijk dat volledig autonome voertuigen minstens zes jaar op de massamarkt zullen verschijnen, zegt Riches. 'Auto's zullen niet zelf rijden, maar ze zullen toekijken en het overnemen wanneer nodig. Je volgende auto zal meer geautomatiseerd zijn dan de vorige. '
Van de obstakels die voorkomen dat autonome auto's nog niet helemaal zijn opgetreden, zijn de legale obstakels het moeilijkste, zegt Riches. 'Een van de belangrijkste vragen is: wie is verantwoordelijk? Op het moment dat de auto crasht, is het jouw schuld. '
Dalende kosten
Bovendien kunnen technologiekosten aanzienlijk zijn. Het scannen van lidars van bedrijven zoals Velodyne kan bijvoorbeeld tienduizenden dollars kosten.
Radars kosten ongeveer $ 100 voor de versies met een kort bereik en camera's zijn ongeveer $ 50, zegt Riches. 'Er zijn op dit moment aanzienlijke kosten, maar net als bij alle digitale technologie zal dit na verloop van tijd afnemen naarmate de volumes omhoog gaan.'
En op de langere termijn - in enkele decennia - zouden autonome auto's daadwerkelijk kosten kunnen besparen. 'Als je de kosten van het raken van een auto dramatisch kunt verlagen, heb je dan acht airbags of een stalen kooi nodig?' vraagt Riches. 'Als je die kosten dramatisch verlaagt, kan de auto zelf goedkoper, lichter zijn en een kleinere motor hebben.'
Verbonden auto's
Een ander punt van discussie is hoe verbonden de auto moet zijn. 'Je kunt de auto veel helpen als deze verbinding maakt met andere voertuigen en infrastructuur', zegt Riches.
Communicatie van auto naar auto kan bijvoorbeeld helpen ongelukken te voorkomen. 'Als alles begint te remmen, kan de boodschap auto naar auto gaan', zegt Riches. 'Maar dat gaat alleen maar werken als voldoende voertuigen over de systemen beschikken. Het is kip en ei. '
Er zijn ook nieuwe normen met betrekking tot 802.11ac Wi-Fi en LTE, zegt Riches. 'Veel is gedaan in 802.11-gebieden, maar de implementatie ervan is een probleem: de eerste auto waarin je hem installeert, heeft niets om mee te praten.'
Degenen die denken dat LTE beter is, beweren dat netwerken hoe dan ook worden geplaatst en, anders dan het uitrusten van voertuigen, de technologie kan worden gebruikt om 'waarschuwende' apps op telefoons aan te drijven.
'Maar is dat zo robuust?' vraagt Riches. 'LTE-latentie is relatief laag; en de batterij van uw telefoon kan leeg raken. Degenen die bij de kernveiligheid betrokken zijn, zeggen dat het niet goed genoeg is. '
Beeldcredits: Skitterphoto / Pexels
- Zijn we er al? De realiteit van de toekomst voor autonome auto's