Nowe technologie pozwolą automatyzacji przejąć stery naszych pojazdów
Nowoczesne samochody są często określane mianem komputerów na czterech kołach – wszystko to dzięki zaawansowanym systemom wspomagania kierowcy (ang. advanced driver assistance systems, ADAS), które stanowią jednak jedynie ułamek możliwości nowoczesnych technologii. Wraz z rozwojem zaawansowanych systemów czujników i rozwiązań łączących zróżnicowane czujniki, nasze samochody już wkrótce mogą stać się w pełni autonomiczne i niezależne. Najważniejszy problem wiąże się z faktem, że obecnie wykorzystywane w pojazdach czujniki radarowe nie oferują wystarczającej przepustowości, aby sprostać wymaganiom stawianym przez autonomiczne pojazdy i zapewnić ich pełne bezpieczeństwo. Choć dysponujemy pasmem częstotliwości w zakresie od 150 do 300 gigaherców (GHz), które może pozwolić na rozwój tego rodzaju komunikacji radarowej, wymaga to opracowania mikrourządzeń wyposażonych w nadajniki, odbiorniki oraz przekaźniki pozwalające na budowanie sieci w oparciu o częstotliwości w paśmie subterahercowym. Właśnie tym zagadnieniem zajmuje się zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu car2tera.eu (Car2TERA). „Badacze skupieni wokół projektu Car2TERA zajmują się obecnie rozwojem szerokopasmowych technologii komunikacji o wysokiej przepustowości w paśmie subterahercowym na potrzeby zaawansowanych systemów czujników w kabinie pojazdu, łączenia rożnych czujników oraz szybkich łączy danych”, mówi Barbara Gaggl, kierowniczka projektu z ramienia austriackiej spółki TECHNIKON(odnośnik otworzy się w nowym oknie) świadczącej usługi badawcze.
Sukces techniczny
Sukces techniczny projektu, oparty na zróżnicowanych kompetencjach członków i członkiń zespołu badawczego, doprowadził do opracowania obiecujących prototypów na czwartym poziomie gotowości technologicznej (TRL 4) z myślą o dwóch scenariuszach zastosowań – czujnikach radarowych krótkiego zasięgu pozwalających na monitorowanie pasażerów w czasie rzeczywistym, a także łącz umożliwiających przesył danych na krótkie odległości, wykorzystujących technologię THz-over-Plastic, pozwalającą na przewodową komunikację w paśmie terahercowym. „Opracowane przez zespół prototypy stanowią skuteczne rozwiązania złożonych problemów związanych z bezpiecznym poruszaniem się autonomicznych pojazdów po drogach oraz niezależnym działaniem mobilnych robotów”, wyjaśnia Gaggl, która pełniła rolę jednej z członkiń zespołu koordynującego projekt. Jednym z najważniejszych osiągnięć projektu był nowatorski, zminiaturyzowany moduł front-end pozwalający na kształtowanie charakterystyki promieniowania w paśmie częstotliwości poniżej jednego teraherca. Rozwiązanie to wykorzystuje innowacyjną technologię zintegrowanych falowodów wykonanych dzięki technice mikroobróbki i umożliwia zmianę kształtu wiązki. „Jednym z zastosowań tej technologii jest monitorowanie pasażerów w kabinie – obecnie to najszybciej rozwijający się segment czujników samochodowych”, zauważa Gaggl. „Jesteśmy przekonani, że nasze rozwiązanie pozwoli na opracowanie indywidualnych i działających w czasie rzeczywistym systemów łagodzących skutki kolizji oraz wykrywanie oznak życiowych użytkowników pojazdów”. Badacze opracowali także nowatorski interfejs włókien polimerowo-mikrofalowych, który pozwala na tanie sprzęganie przemysłowych monolitycznych mikrofalowych układów scalonych (MMIC) krzemowo-germanowych (SiGe) lub urządzeń grafenowych, zapewniając odpowiednio wysoką wydajność. „Te krótkodystansowe łącza danych charakteryzujące się wysoką szybkością transmisji na potrzeby telekomunikacyjnych sieci dostępu radiowego i sieci szkieletowych pozwolą na obsługę ilości danych generowanych przez rozwiązania 5G i ostatecznie zastąpią drogie i zawodne łącza światłowodowe”, wyjaśnia Gaggl. Opracowane rozwiązania posłużyły między innymi do zbudowania prototypowego radaru samochodowego działającego w paśmie 240 GHz. To prototypowe rozwiązanie, które osiągnęło czwarty poziom gotowości technologicznej (TRL 4) pozwoliło na zaprezentowanie możliwości realizacji inteligentnych systemów elektronicznych działających w paśmie subterahercowym, opartych na najnowszych technologiach półprzewodnikowych, mikroukładowych i nanoelektronicznych.
Zwiększanie przewagi konkurencyjnej Europy
Projekt Car2TERA nie tylko przyczynił się do rozwoju obszaru inteligentnych samochodowych systemów elektronicznych nowej generacji, ale także do wzmocnienia pozycji Europy na stanowisku lidera przemysłowego w dziedzinie radarów samochodowych i nowych, przystępnych cenowo technologii subterahercowych. Tego rodzaju rozwiązania zaznaczają obecność Europy na konkurencyjnym rynku inteligentnych systemów czujników elektronicznych. Jak twierdzi Gaggl, europejscy producenci modułów samochodowych mogą pochwalić się aż 79-procentowym udziałem w rynku radarów samochodowych, z kolei producenci półprzewodników ze Starego Kontynentu mają aż 90-procentowy udziału w rynku układów wykorzystywanych w radarach samochodowych. „Projekt Car2TERA zapisuje kolejny rozdział historii sukcesu Europy w zakresie zaawansowanych, inteligentnych systemów czujników elektronicznych działających w paśmie częstotliwości poniżej jednego teraherca”, wyjaśnia badaczka. Co więcej, technologia radaru krótkiego zasięgu działającego w paśmie subterahercowym opracowana w ramach projektu może zostać wykorzystana na nowatorskie sposoby, na przykład w kabinie pojazdu. „Projekt Car2TERA osiągnął nowe horyzonty i skutecznie przyczynił się do rozwoju badań europejskich w dziedzinach takich jak bezpieczeństwo pojazdów czy szybkie łącza danych”, dodaje Gaggi.
