AV-Radar: Überqueren Sie Nicht Die Ströme

Später im Film stellte sich heraus, dass es in Ordnung war, die Streams zu überqueren, wenn sie den größten Bösewichten des Films gegenüberstanden, und es rettete den Tag. Das Tor zu einer anderen Dimension, aus der Gozer der Gozerianer kam, wurde von allen Protonen gewaltsam geschlossen, und der Destruktor, der in Form eines großen Marshmallow-Mannes erschienen war, schmolz von den Flammen und der Hitze. Genial.

Es stellt sich jedoch heraus, dass automatisierte Autos vor einem ähnlichen Problem stehen könnten: Das Überqueren der Bäche ist schlecht. Und bei Streams spricht die EE Times über die gegenseitige Interferenz der Radarsensoren von Autos, was bestenfalls zu geringfügigen Fehlern und schlimmstenfalls zu vollständiger Radarblindheit führen kann. Ich denke, wir sind uns alle einig, dass es eine schlechte Sache wäre, wenn ein Auto auf Radar angewiesen ist und das Auto dann blind wird, während Sie auf der Autobahn fahren. Sie werden wahrscheinlich nicht mit einer totalen protonischen Umkehrung konfrontiert, aber Sie könnten trotzdem tot enden.

Radar funktioniert, indem es Radiowellen aussendet und dann auf das Echo der Radiowellen hört, die von Dingen zurückprallen. Es ist kein perfektes System, aber es ist nützlich, um zu sehen, wo sich Dinge befinden und wie weit sie entfernt sind. Dies ist nicht die einzige Möglichkeit für ein Auto, dies zu wissen, da reine Vision-Systeme, wie sie Tesla gerade entwickelt, und Lidar-Systeme (Lichtradar) auf die die meisten anderen AV-Entwickler vertrauen, großartige Alternativen bieten.

Das Problem ist, als würde man mit ein paar anderen Leuten im Dunkeln herumlaufen und jeder hat eine Taschenlampe. Anstatt sorgfältig und methodisch eine Taschenlampe dorthin zu richten, wo Sie hinschauen, haben die Menschen in der Menge eine Reihe heller Taschenlampen, die in alle Richtungen zeigen, damit alles um sie herum beleuchtet wird. Dieser Ansatz zur Verwendung von Taschenlampen mag für eine Person in Ordnung sein, aber das Problem ist, dass Ihre Taschenlampen in die Augen anderer Personen zeigen und ihre Taschenlampen wertlos machen, weil Sie sie blenden. Außerdem blendet ihr übermäßiges Taschenlampen-Setup Sie auch, sodass jeder jetzt genauso blind ist wie ohne Taschenlampen.

Martin Duncan, General Manager der ADAS- und ASIC-Abteilung von ST Microelectronics, sagte gegenüber der EE Times: „Die Tatsache, dass wir jetzt 25 % der Neufahrzeuge mit Radarsystemen haben, ist bereits ein Problem. Wenn Sie versuchen, die Straßenbedingungen in Echtzeit zu erfassen, ist es sehr einfach, Übertragungen von mehreren Fahrzeugen zu sehen. Da wir alle dasselbe Frequenzband verwenden, wird sich dies möglicherweise mit steigender Anpassungsrate verschlechtern.“

Während sich die Zulieferer von Automotive-Radarsystemen seit Jahren darüber Gedanken machen, war es vor allem ihr Problem, alle Störungen durch andere Radare herauszufiltern. Die Zulieferer sowie Regierungsbehörden in Europa und den Vereinigten Staaten beschäftigen sich seit Jahren mit dem Problem der Interferenzen, aber die Autohersteller und diejenigen, die allgemeine Autonomie- und Fahrerassistenzfunktionen entwickeln, mussten sich nicht so sehr mit dem Problem befassen.

Anstatt daran zu arbeiten, verschiedene Radarsysteme zu koordinieren, damit sie sich nicht gegenseitig blenden (wie wenn ich meinen Kindern sage, dass sie nachts die Taschenlampe von meinem Gesicht weg halten sollen), ist der aktuelle Industriestandard für Radar, einfach zufällig zu sein und es zu hoffen klappt aus. Die Radare verwenden zufällige Frequenzen und Timings, damit sie sich nicht so sehr verletzen, aber dieser Ansatz wird in Zukunft nicht funktionieren, wenn die meisten Autos auf der Straße ihn verwenden.

NXP Semiconductors zeichnet ein düsteres Bild, hat aber auch eine Lösung:

„… Systeme, die in Umgebungen mit wenigen anderen Radargeräten gut funktionieren, können in Umgebungen mit Radarüberlastung unter erheblichen Leistungseinbußen leiden. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die Interferenzpegel aufgrund des Betriebs aktueller Systeme in überlasteten Umgebungen erheblich sein werden. In Szenarien mit vielen Fahrzeugen, die Radare im 76-81-GHz-Band betreiben, wird die Leistung anderer Radare wahrscheinlich die Leistung der Echos von Zielen, die für eine bestimmte Leistung erforderlich sind, um mehrere Größenordnungen übersteigen.

„… Um eine hohe Marktdurchdringung zu unterstützen, wird eine Vereinbarung zwischen den Herstellern erforderlich sein, um die Sensorressourcen auf faire Weise effektiver zu teilen. Dieser letzte Schritt bedeutet, dass alle Akteure auf dem Markt zusammensitzen müssen, um einen standardisierten Zugang zum Kanal zu definieren und gleichzeitig die Möglichkeit einer differenzierenden Erfassungsleistung aufrechtzuerhalten.“

Das Problem ist, dass die meisten in der Branche diesen ganzen Ärger nicht durchmachen wollen. Es fällt ihnen leichter, weiter an der Verbesserung ihres eigenen Radars zu arbeiten, um die Interferenzen herauszufiltern und nicht geblendet zu werden. Dieser Ansatz funktioniert heute und wird noch eine Weile funktionieren, könnte jedoch am Ende durch Staus auf den Frequenzen überfordert werden, wenn genügend mit Radar ausgestattete Autos auf die Straße kommen.

EE Times sagt, dass die NHTSA der Meinung ist, dass es zwei große Probleme mit Radar gibt, die sehr schwer zu lösen sein werden:

Im Fall von Verkehr auf einer zweispurigen Autobahn, unter der Annahme, dass die Radare zufällig ausgewählte Trägerfrequenzen verwenden, sagte die NHTSA voraus, dass „ein Automobilradar eine Leistung von anderen Radargeräten empfangen würde, die weitaus stärker ist als die Echos seiner eigenen Übertragungen, die zur Verfolgung anderer Fahrzeuge erforderlich sind. Die Interferenz nähert sich vier Größenordnungen oder fast 40 dB mehr als Echos, die für ein Referenzziel typisch sind, wie für das System spezifiziert.“

Bei Radaren, die nach hinten gerichtet sind (wie bei Systemen zur Erkennung des toten Winkels), „sind diese Einheiten anfällig für das direkte Eintreffen von Radaren zur Kollisionsvermeidung nach vorne, die eine höhere Leistung und einen höheren Antennengewinn verwenden“. In der Studie heißt es: „Unsere Analyse zeigt, dass diese Einheiten eine Störleistung von einem Vorwärtskollisionsvermeidungsradar erfahren könnten, die fast fünf Größenordnungen oder 50 dB größer ist als die Reflexionen von ihrem angegebenen Referenzziel.“

Wenn das Licht hell genug wird, hilft auch das Schließen der Augen zum richtigen Zeitpunkt nicht. Die Signale könnten einfach zu stark sein.

Auch Lidar ist gegen solche Probleme nicht immun, aber die kurzen Impulse, die sie senden, machen signifikante Störungen viel unwahrscheinlicher. Letztlich wird Vision bei autonomen Fahrzeugen wichtig sein, auch wenn sie nur als Backup zu Lidar- und Radarsensoren verwendet werden, denn sie werden sich als nicht immun gegen Störungen erweisen.