Förskott i radarchipteknik gör det möjligt för bilar att känna sin miljö som en del av en vidare trend som i slutändan kommer att leda till autonoma fordon.

Tillväxten befinner sig för tillfället på marknaden, där avancerade drivhjälpsystem (ADAS) lägger till säkerhetsfunktioner för att förebygga olyckor. Experter säger att detta kan leda till helt autonoma fordon på så snart som fem år.

Det kommer också att se en betydande ökning av utgifterna. Enligt Strategy Analytics Automotive Demand Forecast, kommer biltillverkare att spendera över 25 miljarder dollar på avancerad säkerhet år 2021 - dubbla det nuvarande marknadsvärdet på drygt 12 miljarder dollar för 2015.

Men det finns hinder: Teknikkostnaderna är fortfarande höga och regleringen ökar komplexiteten på marknaden. Fordon är bundna av bilens funktionella säkerhetsstandard, ISO 26262, som införs i väntan på en ökande mängd elektronik inbyggd i bilar.

Ändå reglerar och standardiserar också körande adoption. På europeisk nivå framgår det av Euro NCAP: s (nya bilbedömningsprogram) avancerade system att endast bilar med autonoma egenskaper kommer att få sitt högsta femstjärniga säkerhetsbetyg. Till följd av detta läggs radarteknik till de flesta nya fordon.

Avancerad radarteknik används för att stoppa fordonet från att träffa varandra i första hand: det här ser ett drag från "passiva säkerhetssystem" som krockkuddar till "aktiv säkerhet", som Strategy Analytics 'Ian Riches, chef för bilindustrin elektronik service, förklarar.

Förskott i radar

Radar är en mycket robust teknik: den fungerar i dimma, snö och när sensorn är smutsig, säger Wim Van Thillo, seniorforskare, Green Radio-programlinjen, Imec: "Och det är därför som bilar räknar med radar."

Imec tillkännagav nyligen den första 79 GHz radarsändaren i vanlig digital 28nm CMOS med en uteffekt på 10 dBm. Detta säger att det är "det första högupplösningsradarchipet för massorna", och skulle kunna dämpa kostnaden för tekniken.

I framtiden, säger Van Thillo, kommer det att finnas två tekniker inbyggda i fordon: radar och optiska system. "Uppgifterna kommer att smälta och de kommer att fungera tillsammans. Radar är robust och optisk är bättre att hitta saker som markeringar på vägen och läsa trafikskyltar, säger han.

Enligt rikedomar är kameror, radarer och lidar (en fjärrkontrollteknik som mäter avstånd genom att belysa ett mål med en laser och analysera det reflekterade ljuset) nyckeln till bilindustrins framtid. "Radar används för målförvärv och mellan- och längre intervaller. Kameror är kortare. Lidars används som en scanner, gör en 360-graders skanning av miljön. '

Bilradar består av LRR, MRR och SRR (radar med lång rad, radar med mellanslag och radar med kort rad). Det finns för närvarande bilradarsystem vid 24 GHz, 77 GHz och 79 GHz. 77 GHz radarna används för adaptiva farthållare applikationer och kan även användas för att undvika olyckor.

Enligt Liam Devlin, VD, Plextek RF Integration: "24 GHz radars används för korta till medelstora applikationer som kollisionsradar och blindpunktsdetektering. Men det finns ett stort tryck för att flytta all bilradar till 77GHz och 79GHz-banden och det är möjligt att 24GHz-banden kommer att fasas ut. '

En av de tidigaste radarbilapplikationerna var Volvo City-systemet, som erbjöd en lågbromsautomatisk broms, förklarar Andy Birnie, automationssystemsteknikchef på Freescale - vilket gör flera produkter för automotive radarmarknaden. "Om du kör och kommer till trafikljus kommer den att bromsa. Den kan användas för nödbromsning, så för låga kollisioner är det bra. Det är inte speciellt för säkerhet eftersom människor inte tenderar att bli skadade vid denna hastighet - men det sparar mycket pengar. "

Radar är mycket bra för att upptäcka intervallet, enligt Birnie. '24GHz fungerar för korta avstånd, som att vända bilen. För längre räckvidd är 77 GHz bättre: det springer av objektet och mäter avståndet. Mät det upprepade gånger och det kan berätta när något kommer nära eller längre bort. Men det berättar inte var var objektet är: kameran gör det här. Kombinationen av båda är billig och effektiv. '

Radarapplikationer

Radarapplikationer inkluderar adaptiv farthållare, sidostödsassistans och blindpunktsdetektering. Ett annat stort område är kollisionsundvikande, säger Birnie. "Kollisionsundvikande kan antingen varna dig eller anta att du är lite dozy och styra för dig också. Under tiden kan blindpunktsdetektering styra dig. '

Radar möjliggör också auto-parkering: "Du kan dra upp bredvid en parkeringsplats och bilen kommer att vända in för dig," förklarar Birnie.

Ett annat intressant användningsfall är på den visuella sidan: systemet kan titta på vägskyltar och läsa den informationen - till exempel en 30 mph hastighetsgräns. "Det berättar att du når hastighetsgränsen. Det bromsar dig inte, men det kan göra det nästa, säger Birnie. Under tiden kan en kombination av de två kamerorna och radaren kontrollera vädret.

Trots flera applikationer - och ett fordon som nyligen visats av mjukvarujättare Google - helt autonoma bilar är inte helt redo ännu. Ett verkligt autonomt fordon kommer att vara som en taxi - kunna köra på egen hand oavsett om ägaren har druckit till exempel. Men för närvarande ger dessa bilar tillbaka kontrollen till föraren så snart de inte kan hantera någonting.

"Det finns saker som händer på vägen som tekniken inte kan klara av just nu, säger Birnie. "Det finns alltid utträdesbestämmelsen att lämna kontrollen tillbaka till föraren. Det är lätt att föreställa sig en autonom bil i trafikstockning eller om det finns tre andra bilar på vägen. Men när du kommer till en korsning och någon stöter på det röda ljuset, kan du inte förutsäga det.

Därför är det osannolikt att helt autonoma fordon kommer att dyka upp på massmarknaden i minst sex år, säger Riches. "Bilar kommer inte att driva sig själva men de kommer att titta och ta över när det behövs. Din nästa bil blir mer automatiserad än den sista. '

Av de hinder som hindrar autonoma bilar att hända ännu, är de juridiska de svåraste, säger Riches. "En av de viktigaste frågorna är vem är ansvarig? För tillfället om bilen kraschar är det ditt fel. '

Minskande kostnader

Dessutom kan teknikkostnader vara betydande. Till exempel kan skanningslågar från företag som Velodyne kosta i tiotusentals dollar.

Radar kostar ungefär $ 100 för de korta versionerna och kamerorna är ungefär $ 50, säger Riches. "Det finns en betydande kostnad just nu, men som med all digital teknik kommer det att komma ner över tiden när volymerna går upp."

Och på längre sikt - om några årtionden - kunde autonoma bilar faktiskt sänka kostnaderna. "Om du kan dramatiskt minska kostnaden för att slå en bil, behöver du åtta krockkuddar eller en stålbur?" frågar rikedomar. "Om du dramatiskt sänker den kostnaden kan bilen själv vara billigare, lättare - och ha en mindre motor."

Anslutna bilar

Ett annat område av debatt är hur kopplad bilen behöver vara. "Du kan hjälpa bilen mycket om den ansluter till andra fordon och infrastruktur", säger Riches.

Till exempel kan bil till bilkommunikation bidra till att förebygga olyckor. "Om allt börjar bromsa bromsarna, kan meddelandet gå bil till bil", säger Riches. "Men det kommer bara att fungera om tillräckligt med fordon har systemen. Det är kyckling och ägg. '

Det finns också nya standarder för 802.11ac Wi-Fi och LTE, säger Riches. "Många har gjorts på 802.11-områden, men det är ett problem att få det installerat: den första bilen du passar in i har inget att prata med."

De som tycker att LTE är bättre argumenterar för att nätverk sätts i alla fall och, förutom att utrusta fordon, kan tekniken användas för att driva "varning" -app på telefoner.

"Men är det så robust?" frågar rikedomar. "LTE latens är relativt låg; och din telefon kan sluta fungera för batteri. De som är inblandade i kärnsäkerheten säger att det inte är tillräckligt bra. "

Bildkrediter: Skitterphoto / Pexels

  • Är vi där än? Framtidens verklighet för autonoma bilar