MONACHIUM, 20 października 2022 r. – Pojazdy autonomiczne potrzebują wystarczającej liczby czujników, aby bezpiecznie poprowadzić je przez wszelkiego rodzaju sytuacje drogowe – a czujniki potrzebują wystarczająco dużo miejsca, aby działać prawidłowo. W miarę dodawania kolejnych czujników do samochodów autonomicznych pojawiają się również wyzwania projektowe, wymagające oszczędzających miejsce i eleganckich rozwiązań, bez uszczerbku dla funkcjonalności i wydajności.
Naukowcy z Fraunhofer-Gesellschaft opracowują sposób instalacji wielu czujników samochodowych na ograniczonej przestrzeni. Rozwiązanie naukowców, które łączy światło optyczne, radarowe i lidarowe w reflektorach samochodowych, może być idealnym rozwiązaniem dla systemów prowadzących pojazdy autonomiczne.
Model reflektora LED z wielospektralnymi modułami integracyjnymi integrującymi koncentryczne wiązki optyczne, lidarowe (zielone) i radarowe (czerwone), w celu osiągnięcia oszczędzającej miejsce integracji czujników w systemach wspomagania kierowcy nowej generacji. Dzięki uprzejmości Fraunhofer FHR.
„W każdym razie włączamy czujniki radarowe i lidarowe do naszych już istniejących reflektorów – a co więcej, są to części, które zapewniają najlepszą możliwą transmisję czujników optycznych i źródeł światła oraz są w stanie utrzymać wszystko w czystości” – powiedział Tim Friedenhoven, pracownik naukowy Instytutu Fizyki Fraunhofera Technologie radarowe wysokiej częstotliwości.
Fraunhofer FHR połączył siły z innymi instytutami Fraunhofer, aby uruchomić Smart Headlight Project, inicjatywę mającą na celu opracowanie wieloczujnikowych reflektorów adaptacyjnych do systemów wspomagania kierowcy.
„Każdy system ma swoje mocne strony, ale także i słabości” – powiedział Friedenhoven. Na przykład systemy optyczne wykazują ograniczoną wydajność, gdy widzenie jest słabe. W przeciwieństwie do tego, systemy radarowe przyjmują gęste chmury mgły w szybkim tempie, ale nie są zbyt dobre w ocenie, obszar, w którym systemy lidarowe przodują.
Pierwsza faza projektu skupia się na zaprojektowaniu systemu lidarowego, który można zintegrować z reflektorem bez blokowania wiązki światła LED, pozostawiając miejsce na dodatkowe czujniki.
Aby czujniki nie zakłócały wiązki reflektorów, zespół badawczy umieszcza czujniki lidarowe na górze obudowy reflektora, a czujniki radarowe na dole obudowy. Diody LED tworzące wiązkę lampy znajdują się z tyłu lampy.
Wiązki z systemów lidarowych i radarowych muszą podążać tą samą ścieżką, co światło LED, co jest bardziej złożone, ponieważ każdy system wysyła światło o innej długości fali. Światło widzialne z wiązki lampy mierzy od 400 do 750 nanometrów, a światło podczerwone z lidaru mierzy od 860 do 1550 nanometrów. Długość fali radaru wynosi 4 mm.
Wizualizacja 3D multispektralnej optyki reflektorów. Dzięki uprzejmości Fraunhofer FHR.
„Te trzy długości fal muszą być połączone osiowo – to znaczy wzdłuż tej samej osi” – powiedział Friedenhoven. „W tym miejscu pojawia się to, co nazywamy kompaktorem wielospektralnym”.
Aby połączyć światło LED ze światłem lidarowym, naukowcy wykorzystali specjalnie powlekane lustro dichroiczne, aby skierować dwie wiązki wiązek wzdłuż jednej osi poprzez odbicie selektywne względem długości fali. Drugi kompleks, który służy do łączenia światła LED, światła lidarowego i radaru, daje ten sam efekt, chociaż jest bardziej skomplikowany w realizacji ze względu na duże różnice w długościach fal.
Naukowcy projektują zespoły binarne do użytku bez konieczności modyfikowania istniejących czujników radarowych, które są szeroko stosowane przez producentów samochodów.
Wiązki skierowane osiowo pomagają zapobiegać błędom paralaksy, które są trudne do rozplątania. Dodatkowo, wykorzystując fuzję binarną, naukowcy mogą skonfigurować czujniki w sposób, który zajmuje znacznie mniej miejsca niż gdyby czujniki były ustawione obok siebie.
Celem projektu Smart Bulb jest udoskonalenie sposobu, w jaki autonomiczne pojazdy wykorzystują czujniki do identyfikacji obiektów na drodze, zwłaszcza innych użytkowników dróg, takich jak piesi. Czujniki Lidar mogą być stosowane na przykład w elektronicznych systemach wspomagania hamowania lub systemach kontroli odległości.
„Pracujemy również nad integracją danych z radaru i lidaru – coś, co przyniesie wielką wartość, zwłaszcza jeśli chodzi o niezawodność” – powiedział Freialdenhoven.
Zespół projektu Smart Headlight ma nadzieję stworzyć szereg dodatkowych opcji integracji czujników z systemami wspomagania kierowcy. Zespół złożył już wniosek patentowy i pracuje nad stworzeniem prototypu.
Mniejsze moduły oświetleniowe, bardziej kompaktowe czujniki lidarowe i zintegrowane czujniki radarowe umożliwią tworzenie projektów wieloczujnikowych dostosowanych do technologii pojazdów autonomicznych, z precyzyjnymi wymaganiami projektowymi i ograniczoną przestrzenią montażową. Autonomiczne systemy jazdy przyszłości mogą nie tylko wykrywać osobę, ale także analizować jej prędkość, odległość od pojazdu i pozycję względem pojazdu.
Naukowcy z Instytutu Fraunhofera Fizyki Wysokich Częstotliwości i Technologii Radarowych (FHR) współpracują nad projektem z kolegami z Instytutu Fraunhofera Optyki Stosowanej i Mikroinżynierii IOF oraz Instytutu Elektroniki Organicznej, Wiązki Elektronowej i Technologii Plazmowej im. Fraunhofer FHR koncentruje się na wykrywaniu radarowym; Fraunhofer IOF koncentruje się na technologii precyzyjnego oświetlenia. i Fraunhofer FEP wnoszą do projektu technologię cienkowarstwową.
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
