Zal digitale radar opkomende ADAS-interferentie-uitdagingen oplossen?

De technologie die ADAS laat werken, en die uiteindelijk ons naar de volgende, meer geavanceerde fase van commerciële AV's, heeft nog steeds ernstige beperkingen.

Wanneer onze auto's automatisch remmen om een ​​ongeval te voorkomen, of zichzelf netjes in een krappe parkeerplaats instoppen zonder dat onze handen het stuur raken, ervaren we dat niet zozeer als een technologisch wonder als wel het in vervulling gaan van een verwachting van de consument. Dit feit is een bewijs van hoe ver we zijn gekomen in de richting van autonome mobiliteit, dat de installatie van geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS) stilletjes een industriestandaard is geworden bij de productie van nieuwe voertuigen.

Maar de technologie die ADAS laat werken, en die ons uiteindelijk naar de volgende, meer geavanceerde fase van commerciële AV's zal brengen, heeft nog steeds ernstige beperkingen. Om blijvende vooruitgang te boeken en de volgende generatie mobiliteit tot stand te brengen, zullen OEM's en systeemontwikkelaars harde beslissingen moeten nemen over waar ze zich op moeten richten. Uiteindelijk moeten sommige van de technologieën die ons op dit punt hebben gebracht misschien opnieuw worden uitgevonden - of zelfs vervangen —als we hopen die volgende fase binnen afzienbare tijd te bereiken.

Een van de onmiddellijke uitdagingen voor ontwikkelaars is het gebruik van radar in ADAS, dat recentelijk een punt van zorg is geworden naarmate de technologie meer wijdverbreid raakt. Radar is een essentieel onderdeel voor het bereiken van nauwkeurige detectie in verschillende systemen. Het is van cruciaal belang om objecten op afstand te detecteren, evenals de snelheid waarmee voetgangers of een ander voertuig kunnen rijden.

Afstand en snelheid zijn misschien wel de belangrijkste aspecten van een ADAS. Naarmate het volume van radars op wegen toeneemt, maken veel experts zich zorgen over mogelijke signaalinterferentie - een echte aansprakelijkheid, en een die onredelijk zou zijn om over het hoofd te zien.

Radarinterferentie

We moeten eerst het probleem in kaart brengen en begrijpen:wat is radarinterferentie precies en wat is de omvang van de moeilijkheid die het vertegenwoordigt voor AV-ontwikkelaars?

Radarinterferentie is beschreven als de "achilleshiel" van geautomatiseerde en door de bestuurder ondersteunde voertuigen. Radarinterferentie in de context van AV's is verrassend eenvoudig te begrijpen. Een zender zendt een signaal uit dat op een object weerkaatst en wordt opgevangen en verwerkt door de radarontvanger. Maar wanneer twee of meer signalen van afzonderlijke radars elkaar kruisen, kunnen ze met elkaar interfereren en allerlei complicaties veroorzaken.

Interferentie roept veiligheidsproblemen op, aangezien radar vaak een onmisbaar onderdeel is van de ADAS-detectiemogelijkheden. Essentiële functies zoals parkeerhulp, dodehoekdetectie, adaptieve cruisecontrol, waarschuwingen voor voorwaartse botsingen en automatische noodremmen worden allemaal mogelijk gemaakt door het gebruik van radar.

Het probleem wordt nog lastiger als je bedenkt dat de laatste functie verplicht wordt in maar liefst 40 landen, zoals goedgekeurd door de Economische Commissie voor Europa van de Verenigde Naties (UNECE), China en meest recentelijk de VS.

Het worstcasescenario is dat het interferentieprobleem niet voldoende zal worden verholpen voordat onze wegen zijn gevuld met met radar uitgeruste voertuigen ter ondersteuning van meer ADAS-implementaties, wat mogelijk kan leiden tot vermijdbare ongevallen en dodelijke slachtoffers als gevolg van signaalinterferentie. Dit fenomeen wordt 'radarcongestie' genoemd en treedt op wanneer te veel radarsignalen de sensorprestaties verslechteren.

Radarinterferentie kan optreden tussen radars op hetzelfde voertuig en tussen radars op aangrenzende voertuigen. Als het niet letterlijk een kwestie van leven en dood was, zouden we misschien de ironie kunnen waarderen dat zoiets als dit gebeurt als resultaat van een wereldwijd mandaat. De ironie is natuurlijk dat levens in gevaar zouden worden gebracht door een technologie die bedoeld is om ons te beschermen.

Mogelijke oplossingen

De mogelijkheid van wijdverbreide radarinterferentie die de integriteit van veiligheidsvoorzieningen aantast, vormt een zeer reële uitdaging voor ADAS-ontwerpers. Toch bestaat er geen consensus in de sector om het interferentieprobleem op te lossen.

De automobielsector is zich al bijna tien jaar bewust van mogelijke problemen met betrekking tot interferentie, op basis van een rapport dat is uitgebracht door een in Europa gevestigd project dat bekend staat als MOSARIM (More Safety for All by Radar Interference Mitigation). Het probleem is ook door verschillende instanties onderzocht, en de algemene conclusie is dat radarinterferentie weinig tot geen bedreiging vormt in omgevingen met weinig concurrerende radars.

Wanneer er echter congestie optreedt, neemt de kans op een fout enorm toe.

Zoals vermeld in een rapport van de National Highway Traffic Safety Administration, "kunnen systemen die goed werken in omgevingen met weinig andere radars, aanzienlijk slechter presteren in omgevingen met overbelaste radars... in scenario's waarbij veel voertuigen radars in de 76-81GHz-band gebruiken, kan vermogen van andere radars zal waarschijnlijk het vermogen van echo's van doelen die nodig zijn voor specifieke prestaties, met verschillende ordes van grootte overschrijden."

Tot op heden heeft de auto-industrie niet veel meer gedaan dan te vertrouwen op een toegewezen frequentiespectrum voor voertuigen (het hierboven vermelde 76- tot 81-GHz-bereik), terwijl de details overgelaten worden aan individuele ontwikkelaars van autoradars. Dat ondanks het feit dat iedereen binnen deze beperkte bandbreedte moet samenwerken. Helaas zou het reguleren van radarontwikkelaars moeilijk zijn, en zelfs de beste resultaten zouden waarschijnlijk pas na verloop van tijd naar voren komen nadat de weerstand van de industrie is overwonnen.

De waarheid is dat radarinterferentie nu moet worden verminderd, niet later. De meest logische stap voorwaarts zou kunnen zijn om de huidige radartechnologieën opnieuw te evalueren, om te bepalen hoe deze technologieën kunnen worden verbeterd of dat ze moeten worden vervangen door technologieën die beter zijn toegerust om interferentie op te vangen.

Veel voertuigen die met ADAS zijn uitgerust, maken tegenwoordig gebruik van frequentiegemoduleerde continue golf (FMCW)-technologieën, of "analoge radar". Op FMCW gebaseerde systemen hebben niet het aanpassingsvermogen om goed te functioneren in bepaalde omgevingen, inclusief omgevingen die vol zitten met radarsignalen. De huidige FMCW-radars zijn afhankelijk van technieken zoals frequentieverspringing en timingjitter aan de zendzijde, evenals excisie van het tijddomein aan de ontvangstzijde om wederzijdse interferentie van nabije radars te verminderen.

Die technieken zijn echter niet zonder beperkingen, en veel analoge radars lopen nog steeds het risico een "spook" -doel te detecteren, wat resulteert in "valse alarmen" die onnodige activering van automatisch remmen veroorzaken.

Daarentegen zijn digitale radartechnologieën van nature beter in het verminderen van interferentie in vergelijking met hun analoge tegenhangers.

Digitale radars verschillen in veel opzichten van analoge systemen, met name de unieke code voor elk zendsignaal. Dit is een belangrijk element van digitale codemodulatie (DCM), waardoor radars hun eigen signaal kunnen onderscheiden van meerdere andere signalen in drukke omgevingen.

Die functie is absoluut cruciaal voor de wijdverbreide acceptatie van AV's en ADAS-technologieën. Terwijl frequentie-hopping-technieken die door analoge radars worden gebruikt problematisch blijven vanwege de beschikbaarheid van bandbreedte en gebrek aan standaardisatie, is digitale radar relatief onbegrensd door het gebruik van 10 ¹⁸ verschillende unieke identificatiecodes. DCM maakt het zelfs inherent immuun voor wederzijdse interferentie, waardoor spookdoelen worden verminderd die een valse activering van geautomatiseerde remsystemen kunnen veroorzaken.

Bij gebrek aan regelgeving zal radarstoring hoogstens een groot obstakel zijn voor de uitbreiding van autonome mobiliteit. In het ergste geval leidt het tot extreme aansprakelijkheid en zorgen voor de openbare veiligheid. Nu regelgevende interventie verre van zeker is, zullen OEM's en ontwikkelaars de radartechnologieën die in hun voertuigen zijn geïnstalleerd, opnieuw moeten evalueren. Op zijn minst verdient de potentiële rol van digitale radar bij het verminderen van interferentie serieuze aandacht.

–Max Liberman is vice-president bij Uhnder Inc., leverancier van digitale autoradars.

>> Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op onze zustersite, EE Times.

---

Verwante inhoud:

• Signaalinterferentie brengt de veiligheid van autoradars in gevaar
• GNSS-platform verbetert ADAS-nauwkeurigheid
• Bedreigingen voor GNSS dwarsbomen
• Time-of-flight-technologie belooft verbeterde nauwkeurigheid
• ADAS-voertuigen scoren slecht op voetgangersveiligheid
• Lidar-technologie biedt detectie op lange afstand

Abonneer u voor meer Embedded op de wekelijkse e-mailnieuwsbrief van Embedded.