Аналогові "очі" для безпілотних авто: новий сенсор EyeDAR розміром з апельсин знищує "сліпі зони"

Исследователи из Rice University (Хьюстон, Техас, США) разработали EyeDAR — компактный радарный сенсор размером с апельсин, предназначенный для безопасности автономных транспортных средств. EyeDAR обеспечивает второй «набор глаз», который работает надежно там, где камеры и LiDAR часто не справляются.

В густом тумане, где самоуправляемые автомобили обычно плохо видят, маленький сенсор размером с апельсин — EyeDAR — выступает дополнительными глазами. Установленный на фонарных столбах, он использует радар, чтобы отслеживать движение транспорта сквозь туман и передавать эту важную информацию непосредственно автомобилям. Этот маломощный миллиметровый радарный сенсор дает беспилотным авто более четкое и точное представление о дорожной ситуации, обеспечивая их данными из окружающей инфраструктуры. Вместо того чтобы пичкать автомобили дорогими компьютерами, команда под руководством постдокторанта Кун Ву Чо решила разместить «мозг» на дороге.

«EyeDAR — это пример того, что я называю ‘аналоговым вычислением. Последние два десятилетия люди сосредотачивались на цифровой и программной стороне вычислений, а аналоговая, аппаратная сторона отставала. Я хочу исследовать это недооцененное пространство аналогового дизайна», — сказала исследовательница.

Безопасность автономных транспортных средств в основном опиралась на бортовые технологии, но настоящая надежность может потребовать модернизации самих дорог. Стандартные сенсоры — камеры и LiDAR — часто отказывают во время сильного дождя, густого тумана или слабого освещения, создавая опасные слепые зоны. Чтобы решить это, исследователи обратились к инфраструктурному радару, который сохраняет высокую точность в любую погоду и может обнаруживать опасности, скрытые за физическими препятствиями. Секрет силы EyeDAR — в 3D-печатной линзе Люненбурга. Смоделированная по принципу человеческого глаза, линза складывается из более 8000 маленьких элементов уникальной формы. Когда радарный сигнал попадает на нее, физическая структура смолы естественным образом изгибает волны к фокусной точке. Это и есть «аналоговое вычисление» — использование формы объекта для выполнения математических операций, с которыми цифровой процессор обычно справляется хуже.

Интересно, что сенсоры EyeDAR можно устанавливать на фонарях и светофорах. Это позволило бы городам создать сеть безопасности, улавливающую потерянные радарные сигналы, которые обычно рассеиваются в пространстве. Такие недорогие, стратегически размещенные устройства могут выявлять скрытые опасности — например, пешехода, закрытого грузовиком, или автомобиль, приближающийся к перекрестку — и передавать эти данные автономным авто в реальном времени. Это расширяет диапазон «видения» автомобиля и обеспечивает надежное обнаружение даже тогда, когда бортовые сенсоры ограничены расстоянием или плохой видимостью.

Стандартный радар часто работает в одну сторону. Авто посылает сигнал, и если он попадает, скажем, в велосипедиста, лишь крошечная часть отражается обратно. Большинство данных рассеивается. EyeDAR улавливает эти потерянные отражения и коммуницирует. Он чередует поглощение и отражение радиоволн, отправляя данные автомобилю в виде последовательности нулей и единиц. Чо описывает это как «мигающий код Морзе». Интересно, что это первый «говорящий сенсор», сочетающий функции сенсибилизации и коммуникации в единой маломощной конструкции.

«EyeDAR — это «говорящий» сенсор, первый пример интеграции радарного сенсоризации и коммуникации в одном дизайне», — отметила Чо.

Во время тестирований EyeDAR определял направление целей в 200 раз быстрее, чем существующие цифровые радарные системы. Новая недорогая и компактная технология может улучшить безопасность городов. Теоретически города могли бы разместить такие сенсоры на каждом знаке «стоп» и светофоре. Кроме автомобилей, эта технология может помочь дронам, роботам и носимым устройствам «видеть» благодаря сетям совместных данных.