Önvezető autó, vagy akár csak egy fejlett vezetéstámogató rendszerrel felszerelt gépjármű szinte elképzelhetetlen radar nélkül. Ezek az eszközök persze nemcsak a gépjárművekben nélkülözhetetlenek, széleskörű felhasználásukra jó példa, hogy még az űrkutatásban is fontos szerepük van.
A radartechnológia lehetővé teszi többek között, hogy távoli égitestekről is részletes, nagy felbontású felvételeket lehessen készíteni. Több olyan kép is készült már a Holdról, amelyet a Föld forgásának kihasználásával készítették, így a különböző helyeken végzett méréseket egy, nagy antennanyílásba szintetizálják, amely lehetővé teszi a nagy felbontású képalkotást. Az ilyen elven működő eszközöket szintetikus apertúrájú radaroknak (SAR) nevezik.
Bizonyos értelemben nem vagyunk messze a Holdtól, hasonló technológia segítségével már több felvétel is készült az űrben
Radar nélkül nem megy
A radar persze nemcsak a távérzékelésben játszik fontos szerepet, hanem az önvezető rendszerek alapvető érzékelési módjaként is. Nélkülözhetetlen a vezetéstámogató és önvezető rendszerek esetében, mivel működése nem függ a külső körülményektől, sötétben is jól „lát”, akár esőn, ködön és havon keresztül. Persze, mint szinte minden technológiai megoldásnak, ennek is van gyenge pontja. A radar alapvető korlátja az optikai szenzorokhoz (kamerarendszerek, lidar) képest a szögfelbontás. A nagy felbontású radarképalkotáshoz ugyanis nagy antennanyílás szükséges. Ez pedig egy gépjárműben elhelyezett eszköz esetében problémás, tekintettel a korlátozott méretű beépítési helyre. A viszonylag kis rekesznyílás és méret pedig kompromisszumos megoldásokat tett lehetővé eddig.
A radar szenzor olyankor is segítség, amikor a kamera már nem boldogul
Algoritmusokkal felturbózott radarok
A Bosch Researchnél ezért egy teljesen új megoldáson dolgoznak: a távérzékelésből származó fejlett algoritmusokat hasznosítják autóipari felhasználásra, hogy olyan képalkotó radart hozzanak létre, amely nem nagyobb, mint a jelenleg is használ termékek, ugyanakkor olyan felbontást tud, amire eddig nem voltak képesek a járművek radarjai.
A Bosch által fejlesztett új megoldás lényege, hogy egy mozgó, vagyis az autóval együtt mozgásban lévő radar egymást követő méréseiből jön létre a szintetikus apertúra. A SAR a finom szögfelbontást úgy éri el, hogy az érzékelő mozgása alapján a fizikai méreténél nagyobb antennanyílást szintetizál. Vagyis az érzékelők elhelyezkedése alapján az egymást követő radarmérések úgy dolgozhatók fel, mintha egyetlen nagy antennatömb gyűjtötte volna össze őket. Az autó mozgása ugyanis szintetikus nyílást eredményez a pályája mentén. A SAR-feldolgozás ezáltal nagyságrendekkel jobb szögfelbontást képes elérni a fizikai apertúrához képest.
A SAR-feldolgozáshoz azonban hajszálpontos pályaadatokra van szükség. Ilyen precíz információkat ugyanakkor nehéz előállítani a járművekben használt, alapvetően jóval nagyobb távolságokra kifejlesztett érzékelők segítségével. Ezt a problémát úgy sikerült megoldani, hogy fejlett pályabecslő algoritmusok segítségével tulajdonképpen a radaradatokból nyerik ki a mérési adatokat. Ezzel lényegesen nagyobb pontosság érhető el.
Majdnem mindenre is használható
A nagy felbontású SAR-képek a mai adaptív sebességtartó automatika és az automatikus vészfékezés mellett számos más funkció esetében is hasznosak. A lehetséges új alkalmazások közé tartozik a parkolóhely-érzékelés, a figyelmeztető, fékezési és kormányzást segítő funkciók, valamint a radar alapú lokalizáció és térképezés, amely a környezet pontos, nagy felbontású radartérképén alapul. A SAR segítségével még olyan apró részleteket is érzékelhetőek a járművek számára, mint egy pótkocsi vonórésze vagy a járdaszegély pontos helye.
Akár parkolóhelyek keresésére is alkalmas lehet az új megoldás
Ez a nagy pontosság már lehetővé teszi például a parkoló autók és az akadályok körvonalainak precíz mérésével, hogy a jármű a méretének megfelelő parkolóhelyet találjon, majd biztonságosan és persze önállóan le is parkoljon – közben folyamatosan frissítse a kontúrokat és azonosítsa az akadályokat.
Még a legkorszerűbb ultrahangos megoldásokhoz képest is előnyt jelent a nagyobb szkennelési tartomány és a jobb emelési képesség, amely lehetővé teszi a környező tárgyak magasságának becslését. A magasságra vonatkozó információk fontosak az olyan kis akadályok elkerüléséhez, mint az útpadkák és járdaszegélyek.
Ott is működik, ahol a műholdas rendszerek nem
A rendkívül pontos távolságmérés és a kontúrérzékelés kombinálása lehetővé teszi a környezet pontos lokalizálását és feltérképezését. Ellentétben a műholdas navigációs rendszerekkel, mint például a GPS (globális helymeghatározó rendszer) vagy a GNSS (globális műholdas navigációs rendszer) a radarral végzett lokalizáció nem függ más rendszerektől. Ezért az ehhez hasonló GNSS-független lokalizáció létfontosságú olyan területeken, ahol gyenge a műholdas lefedettség, például alagutakban és nagyvárosok toronyházakkal körülvett részein.
A speciális radar egyik nagy előnye, hogy akár a navigációban is segíthet ott, ahol a műholdas rendszerek nem elérhetők
Pontos, sokoldalú, költséghatékony
A SAR-képalkotás a fejlett feldolgozó algoritmusoknak köszönhetően rendkívül pontos képeket készít az autó környezetéről, valamint a hajszálpontos távolságmérést is pusztán radaradatokból oldja meg. Mivel a SAR-érzékelők antennanyílása kicsi is lehet, egy ilyen érzékelő gyakorlatilag bárhol elfér, még egy kisebb autóban is és egyáltalán nem feltűnő. Emellett a SAR segít csökkenteni a kontúrpontosság tekintetében a LiDAR-hoz képest meglévő különbséget. Ezért a SAR egy olyan nagy pontosságú eszköz, amely gazdagítja az automatizált vezetéshez használható érzékelők körét, ráadásul tudásához, felhasználási területeihez mérten rendkívül költséghatékony.
A Bosch kutatói Gor Hakobyan (balra) és Johannes Fink tovább dolgoznak a technológián
