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 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.
Słowa kluczowe
Car2TERA, bezpieczeństwo samochodów, radary, półprzewodniki, autonomia, inteligentne samochodowe systemy elektroniczne, inteligentny elektroniczny system czujników, zaawansowane systemy wspomagania kierowcy, ADAS, automatyzacja, czujniki radarowe, pojazd autonomiczny, czujnik samochodowy, technologia 5G
