Echodyne新款自動駕駛汽車雷達 被賦予感知傳感能力

點擊

上方「IEEE電氣電子工程師」即可訂閱公眾號。網羅全球科技前沿動態，為科研創業打開腦洞。

作為一名交通科技記者，我（作者，以下簡稱我）坐過很多自動駕駛汽車，無論有沒有安全司機。使用一個或多個激光測距激光雷達傳感器的數據，筆記本電腦或顯示其他道路使用者和行人的螢幕一直是體驗的關鍵部分。

由閃爍的點雲構成的三維形狀出現在螢幕的邊緣，通常可以立即識別汽車、卡車和人。

乍一看，Echodyne的福特Flex SUV的螢幕看起來像是激光雷達顯示出錯了。當我們探索華盛頓柯克蘭郊區的街道時，模糊的點和模糊的線在螢幕上移動，隨著移動而改變顏色。它們和我從窗外看到的車輛和騎腳踏車的人沒有什麼相似之處。

這是因為這輛車不是用激光雷達來建立周圍環境的圖像，而是由比爾·蓋茨資助的初創公司Echodyne開發的一種叫做EchoDrive的新的認知雷達系統。具有諷刺意味的是，我不能立即解釋可視化的事實是因為Echodyne的雷達功能更像是人類的視覺跳躍來關註比激光雷達的全局視圖更重要的東西。

激光雷達的工作原理是利用鏡子將激光脈沖引導到大視場上，使車輛能夠在360度範圍內探測到危險。由於激光波長很短，激光雷達的空間分辨率也很高。然而，激光雷達在雨霧或雪天的性能會下降，且最好的零配件仍然非常昂貴。

雷達價格便宜，不受天氣影響，可以遠距離工作。但他們有兩大問題。由於波長較長，雷達很難分辨小特征，特別是在遠距離時。傳統的雷達不容易在沒有大型機械天線的情況下，像艦船上旋轉的雷達那樣，在廣闊的場景中進行導航。

因此，現有的汽車雷達通常具有狹窄的、固定的視場，並且很少有能力辨別它們所探測到的是什麼。（雷達與幾起涉及特斯拉自動駕駛系統的車禍有關）。

Echodyne的創新之處在於使用掃描陣列，這種陣列基於折射率可以電子調節的超材料。然後，雷達波束可以被引導穿過一個廣闊的視野，掃描前方道路上的大障礙物，或者聚焦在一個小區域，以幫助識別它檢測到的東西。Echodyne的創始人兼首席技術官Tom Driscoll表示，只要能夠駕駛和執行任務，雷達在遠距離的靈敏度就能比現有系統高出一個數量級。

他說：「基本概念是，通過推拉方位角、仰角、距離和多普勒的四維數據立方體，你可以在需要的地方和時間分配雷達的總邊界資源。」

DARPA稱這一概念為認知雷達，並已致力於開發它至少十年了，主要使用高性能（和極其昂貴的）相控陣雷達。

Driscoll用人類的視覺做了一個類比。雖然我們覺得在我們面前的廣闊視野中我們有著良好的視力，但實際上我們只有在眼睛的中心才有良好的分辨率，我們的大腦根據需要將注意力集中在周邊。

同樣，汽車的電腦也可以讓EchoDrive雷達對現場的不同部分進行檢測。Driscoll說：「在一條開闊的道路上，我們可能會有光束追蹤前方已識別的汽車。然後你可以想像，來到一個T型交叉口，花更多的時間向左看，就像一個人類司機那樣。當您到達人行橫道時，您將使用專門設計的interrogation模式來檢查是否有行人。」

EchoDrive還有另一個特點。該雷達除了像激光雷達一樣報告目標的方位角（水平角）、仰角和射程外，還可以檢測其相對速度，因為返回信號的頻率是多普勒頻移的。雷達脈沖可能沒有激光雷達的空間分辨率，但是微多普勒雷達譜可以通過顯示諸如跑步者的運動手臂或腳踏車輪子的旋轉等獨特特征來識別物體。

一輛典型的自動駕駛汽車可能有三到六個這樣的認知雷達單元，與傳統的遠程雷達、照相機和激光雷達一起工作，並繪制高清晰度地圖資料庫。盡管在某些情況下，認知雷達可能優於激光雷達，但Driscoll認為它是激光裝置的補充而不是替代品。

他說：「我的觀點是，這些4級和5級的車輛（能夠在沒有人為監督的情況下駕駛）應該配備每一個高端傳感器，至少在問題解決之前，你可以將其合理化。傳感器融合是指傳感器之間有足夠的重疊，可以將它們「縫合」在一起。」

Echodyne已經向幾家致力於自動駕駛技術的公司提供了EchoDrive雷達的原型，而Driscoll認為生產版的售價應該低於1000美元。這比現在笨重的碰撞雷達更貴，但比最先進的激光雷達便宜得多。

激光公司也在試驗由超材料制成的更便宜的激光雷達，很可能用於2級和3級駕駛員輔助系統。即使實用可靠的自動駕駛汽車在未來幾年仍然是科幻小說，像這樣更智能、更便宜的傳感器可以使駕駛更安全的同時，為每個人提供方便。

往期推薦

慶祝IEEE 802®標準40周年

Edge-AI初創公司融資6000萬美元可大規模生產晶片

新型天線將促進無人機與衛星的通訊

伊朗推出迄今為止最先進的類人機器人Surena IV

TikTok（抖音國際版）等多款iPhone應用監視剪貼板數據

點擊

閱讀原文

了解更多詳情