Автомобили с орлиным зрением

Статьи R&S

Автомобили с орлиным зрением

Какую роль играют контрольно-измерительные решения Rohde & Schwarz в создании концепции автоматизированного вождения?

Назад к обзору журнала
Updated on мая 13, 2024 🛈
Originally published on янв. 09, 2020

Любимое дитя Германии стремится к автономности. Эта идея будоражит поклонников техники и автолюбителей по всему миру. Специализированные решения Rohde & Schwarz помогают реализовать концепцию безопасного автономного вождения.

Электромобили, возможности их подключения и взаимодействия, а также автономное вождение являются важнейшими тенденциями в этом секторе. Автомобильная промышленность заново переосмысливает себя. Это переосмысление заходит так далеко, что некоторые компании даже ставят под сомнение традиционные подходы к проектированию автомобилей. Конкурент Tesla — компания Zoox, например, сначала разрабатывает технологии для обеспечения автономности, а затем уже выстраивает автомобиль вокруг них. Люди уже придумывают новые метафоры для автомобилей будущего: смартфон на колесах, мечта гика, передвижной офис, мобильный чил-аут — это лишь некоторые из них.

Захватывающие перспективы мобильности в будущем

Беспилотные автомобили символизируют мощь будущих технологий и цифровизации, которые изменят нашу повседневную жизнь. Подключенное автоматизированное вождение обещает значительное повышение безопасности и удобства дорожного движения. Однако довериться автономному транспортному средству — серьезный шаг для многих людей.

Подключенное автоматизированное вождение обещает значительное повышение безопасности и удобства дорожного движения.

На пути к автомобилям-роботам

Для автономного вождения определены пять уровней: помощь водителю, частичная автоматизация, высокая автоматизация, полная автоматизация, автономность. Частично автоматизированные системы (уровень 2) уже существуют, и в настоящее время ведется разработка готовых к серийному производству высокоавтоматизированных систем (уровень 3).

Обратный отсчет начался: компании по всему миру вкладывают миллиарды в разработку, их экспериментальные автомобили проезжают миллионы километров, как реальных, так и виртуальных. На маркетинговой «скоростной трассе» компании наперегонки появляются прогнозы о том, когда появятся в продаже первые автомобили-роботы: в 2035, в 2030, в 2025 году?

«Автономное вождение получит широкое распространение, — говорит Юрген Мейер (Jürgen Meyer), вице-президент Rohde & Schwarz по автомобильному сегменту рынка, — но не так быстро, как некоторые думают. В этой сфере по-прежнему отсутствует надежная правовая база. Например, некоторые функции разрешены в США, но пока не разрешены в Европе, и есть еще много технических препятствий, которые необходимо преодолеть».

Решения для всех новых тенденций в автомобилестроении. По мере интеграции в транспортные средства все большего количества новых стандартов радиосвязи, радаров и высокоскоростных шин данных контроль уровней нежелательных излучений электронных схем и защищенности автомобилей от внешних помех становится все более сложной задачей для производителей автомобилей.

Решения для всех новых тенденций в автомобилестроении

Отладка взаимодействия различных беспроводных технологий, таких как радиолокация, Wi-Fi, Bluetooth®, V2X и отправка экстренных вызовов, требует обширных испытаний. Решения Rohde & Schwarz вносят важнейший вклад в технологии безаварийного автономного вождения. «Наш ассортимент полностью адаптирован к потребностям автомобильной промышленности. Благодаря решениям для проведения испытаний радарных датчиков, проверки соответствия стандарту автомобильной сети Ethernet, оценки электромагнитной совместимости и уровня электромагнитных помех мы уже являемся лидером на рынке, — отмечает Мейер. — Проще говоря, наша продукция поддерживает любые решения, связанные с излучением радиоволн и обменом данными, — и в автомобильном секторе доля таких решений явно растет».

Вместе с другими датчиками, такими как лидары, видеокамеры и ультразвуковые локаторы, радары играют ключевую роль в современных и перспективных системах помощи водителю (ADAS). Автомобильные радары действуют как глаза автомобилей. Их уже выпускают миллионами, и в автомобилях высшего класса они стали стандартным оборудованием. На работу радаров не влияет ни туман, ни снег. Измеряя положение, расстояние, дистанцию и скорость, они помогают прогнозировать критические ситуации и избегать несчастных случаев.

Восприятие мира посредством датчиков

Количество радарных датчиков на одно транспортное средство увеличивается с каждым уровнем автоматизации. Высокоавтоматизированное вождение, что вполне естественно, предъявляет более высокие требования к технологиям. Новейшие системы работают в микроволновом диапазоне, определяя дальность, скорость и относительный угол объектов и помогая контролировать даже мельчайшие перемещения. Лучше полосы пропускания может быть только широкая полоса пропускания: следующее поколение автомобильных радарных датчиков будет работать с полосой пропускания сигнала 4 ГГц. «В этой области есть еще много возможностей для развития, — подчеркивает Мейер. — Более высокие частоты, более широкая полоса частот. Именно в этом наши сильные стороны».

Например, тестер обтекателей R&S®QAR — это уникальное решение для анализа качества сигнала радарных датчиков, скрытых за обтекателями. По эстетическим соображениям автомобильные радары обычно устанавливаются за обтекателями и бамперами. С помощью R&S®QAR можно проверить, правильно ли работает закрытый обтекателем радарный датчик. Измерение занимает всего несколько секунд и дает полученное с помощью миллиметровых волн изображение, которое легко интерпретировать. Это простое изображение, которое может спасти жизни — существенное ослабление мощности излучения радара уменьшает максимальное расстояние, на котором радар обнаруживает объекты, что может привести к ошибкам с ужасными последствиями.

QAR innovation award screen
Краткое объяснение принципа работы QAR

Автономное вождение? Конечно!

Технология автоматизированного вождения также помогает людям с ограниченными возможностями или замедленной реакцией. «Хороший пример — мой отец, — говорит Юрген Мейер. — В определенном возрасте он уже не мог оглядываться, двигаясь задним ходом. При наличии ультразвуковых датчиков и камеры заднего вида он был бы в большей безопасности».

Инженеры, специалисты по расследованию ДТП и страховые эксперты уверяют нас, что автоматизированное вождение значительно повысит безопасность дорожного движения. Чтобы уменьшить число жертв аварий, с 2022 года в конструкцию транспортных средств будут в обязательном порядке введены различные системы безопасности. Новые правила призваны проложить путь к будущему с автомобилями без водителей.

А тем временем некоторые новаторы уже смотрят дальше, оценивая перспективы перевозки людей по воздуху с помощью автономных электрических дронов. Смогут ли автономные летательные аппараты в перспективе заменить автономные автомобили?

Andreas von Lösecke
"

Чем интенсивнее мы используем технологии для автономных транспортных средств, тем важнее правильно оценивать окружающую обстановку

"

Andreas von Lösecke, Product Manager Imaging Products at Rohde & Schwarz

Interview: Andreas von Lösecke, Product Manager Imaging Products at Rohde & Schwarz

R&S®QAR: повышение безопасности автоматизированного вождения

Технологии радиолокации стали неотъемлемой частью высокоавтоматизированного вождения. Радары обычно устанавливаются за бамперами, эмблемами производителей или другими пластиковыми деталями. Дизайн — решающий фактор при выводе новой модели на рынок. Чтобы автомобильные радарные датчики давали безупречные результаты, не требуя при этом изменений в дизайне, материал закрывающих их деталей или обтекателей должен пропускать радиолокационные сигналы. Андреас фон Лёсеке (Andreas von Lösecke), менеджер по решениям для формирования изображений в Rohde & Schwarz, рассказывает об актуальных проблемах отрасли, о R&S®QAR — уникальном решении для испытаний обтекателей, и о других решениях для испытаний автомобильного оборудования от Rohde & Schwarz.

Почему так важны тщательные испытания радаров?

В отрасли быстро растет осознание важности испытаний обтекателей. Испытания гарантируют, что обтекатели и их покрытие не ухудшают рабочие характеристики радаров. Важность этого аспекта обусловлена тем, что чем интенсивнее мы используем технологии для автономных транспортных средств, тем важнее правильно оценивать окружающую обстановку — особенно с точки зрения безопасности. Это похоже на зрение: радар, как и очки, позволяет нам видеть определенные вещи. Качество обтекателя определяет, насколько чисты стекла наших очков, и насколько четко и однородно мы можем воспринимать окружающую обстановку.

Каков принцип действия решения Rohde & Schwarz для проверки качества обтекателей?

R&S®QAR использует радиоволны миллиметрового диапазона для построения изображений радиолокационных отражений с определенным пространственным разрешением и оценки степени пропускания радиоволн обтекателем для визуализации неоднородностей в материале. Высокоточные измерения с помощью R&S®QAR длятся всего несколько секунд. Процесс измерений не требует эталонного радара, а сам тестер занимает гораздо меньше места, чем конструкция с уголковыми отражателями, устанавливаемая для проведения производственных измерений традиционными методами.

Возвращаясь к аналогии с очками: линзы должны быть одинаково прозрачны в любой точке. Цель применения R&S®QAR — обеспечить решение этой задачи. Если однородность не будет достигнута, возникнут искажения, и радар будет обнаруживать объекты там, где их нет. В результате возможно ложное срабатывание связанных функций, например, аварийное торможение транспортного средства без необходимости. Тестер R&S®QAR помогает производителям избегать подобных ситуаций.

Как выглядят результаты?

Результаты испытаний обтекателей можно разделить на данные об отражательной способности и данные о пропускании. Оценка отражательной способности имеет пространственное разрешение, что является уникальной способностью R&S®QAR. Таким образом мы легко можем выявить проблемы, связанные с обтекателем. Невозможно сразу определить их причину, но в большинстве случаев изготовитель обтекателя помогает нам в этом — например, в случае проблем с определением границ во время производства.

На этапе производства R&S®QAR может гарантировать, что все радары правильно установлены, откалиброваны и находятся в хорошем рабочем состоянии. Кроме того, мы расширили заложенные в тестер возможности визуализации, чтобы можно было оценить данные САПР автомобиля, полученные от производителя. Это означает, что мы можем сделать снимок с помощью R&S®QAR (это наши фактические данные) и сравнить их с номинальными данными из чертежей САПР. Благодаря этому мы можем определить нарушения при установке радара или выявить повреждения. Прибор можно использовать как на производстве, так и в авторемонтной мастерской.

Технология R&S®QAR основана на технологии досмотрового сканера R&S®QPS. В чем их отличия?

Досмотровый сканер применяется совершенно в другой области. Используемые в нем технологии основаны на нейронной сети, которая ищет неизвестные и, возможно, опасные объекты, такие как оружие, взрывчатые вещества и т. д., на отсканированном изображении неизвестного пассажира в неизвестной одежде. Цель же R&S®QAR — произвести качественную оценку отражающей способности и однородности. При испытаниях обтекателей решаются совсем иные задачи, но мы, конечно же, использовали огромный опыт, приобретенный при разработке досмотрового сканера.

Тестер R&S®QAR можно внедрить для измерений во многих областях, связанных с автономным вождением. Как вы оцениваете будущее этого рынка?

Первоначально эта технология будет достаточно дорогостоящей и более актуальной для сектора логистики или поставщиков транспортных услуг. Придется внести дальнейшие усовершенствования и подождать некоторое время, прежде чем автономное вождение получит распространение в частном секторе. Это то, чем мы и занимаемся: чем шире используется автономное вождение, тем больше потребность в датчиках, а это означает — больше радаров и обтекателей. В высокоавтоматизированном автомобиле устанавливаются 10-15 радаров, скрытых за обтекателями, бамперами и передними или задними щитками. Все эти устройства и детали должны быть испытаны на производстве.

Что еще нужно проверить, чтобы получить идеально функционирующий радар?

Мы предлагаем поддержку на каждом этапе процесса проектирования радара. От разработки микроэлектроники до обеспечения необходимой помехозащищенности радара и проектирования обтекателя — у нас есть множество готовых решений: R&S®FSW (анализатор спектра), R&S®RTP (осциллограф) и генераторы сигналов. Например, недавно мы выпустили инновационную испытательную камеру для непрямых измерений в дальней зоне при испытаниях автомобильных радарных датчиков. В конце концов, после проверки всех возможных вариантов и установки наилучшего возможного радара за бампером, мы, естественно, можем проверить и это. Для каждого отдельного случая у нас найдется оптимальный метод измерения.

Further articles

Испытания на ЭМС: прокладывая путь для электромобилей

Крупицы знаний

Испытания на ЭМС: прокладывая путь для электромобилей

Электромобили будоражат отрасль испытаний на ЭМС — и наоборот.

Читать всю статью
Подключенные автомобили — уже реальность

Статьи R&S

Подключенные автомобили — уже реальность

Добраться до цели — безопасно, эффективно и комфортно

Читать всю статью
10-летие осциллографов

Статьи R&S

10-летие осциллографов

Осциллографы: универсальные инструменты для всех стадий создания нового продукта — от идеи до выпуска

Читать всю статью