Многие культуры веками говорили о «третьем глазе», который открывает скрытое от обычного зрения. Для беспилотных автомобилей эта идея стала буквальной реальностью. Радары, камеры и лидары уже давно работают вместе, но все сенсоры традиционно стоят на самой машине. Теперь исследователи из Университета Райса под руководством Кун Ву Чо (Kun Woo Cho) создали EyeDAR — внешний радар, который монтируется на дорожной инфраструктуре и делится с автомобилями критически важными данными о трафике.
Как «видят» автономные автомобили
Автомобили без водителя воспринимают мир тремя дополняющими друг друга системами. Камеры дают яркую картинку: распознают пешеходов, машины и знаки. Лидар (Light Detection and Ranging) стреляет лазерными импульсами и строит точное 3D-облако точек, точно определяя расстояния. Однако и камеры, и лидар плохо работают в дождь, снег или туман.
Радар же действует как эхолокация летучих мышей: посылает радиоволны и ловит отражения. Он не боится ни темноты, ни плохой погоды. Но у него есть серьёзная слабость — волны часто рассеиваются, и обратно возвращается лишь малая часть сигнала. Из-за этого бортовой радар может «не заметить» пешехода за грузовиком, знак за углом или другой скрытый объект. Иногда даже обнаруженный объект распознаётся неверно: стоп-знак может показаться высоким человеком в красной шляпе.
EyeDAR — внешние глаза для дорог
Чтобы решить эту проблему, учёные вынесли радар за пределы автомобиля. EyeDAR — это компактный миллиметроволновый датчик размером с апельсин, который крепится на светофорах, дорожных знаках и рекламных щитах. Он не излучает свои волны, а собирает те, что уже рассеялись от объектов, очищает сигнал и отправляет его бортовому радару машины.
«Это как добавить ещё один комплект глаз автомобильным радарам», — объясняет Кун Ву Чо.
Как устроена технология
Внутри устройства две главные части, напоминающие глаз: линза и «сетчатка». Первая — 3D-печатная линза Люнеберга из метаматериала. Она состоит более чем из 8000 крошечных элементов с разным показателем преломления. Их расположение позволяет физически, без всяких вычислений, определять направление и силу сигнала — просто по форме материала. Это и есть аналоговый процессор, работающий на скорости света.
За линзой стоит антенная решётка, которая принимает уже обработанные данные и передаёт их машине по эфиру. В результате EyeDAR определяет направление цели более чем в 200 раз быстрее обычных радаров и почти не требует энергии.
Почему это важно
С ростом числа автономных грузовиков, доставочных роботов и пассажирских беспилотников требования к безопасности резко выросли. Сеть таких EyeDAR позволит автомобилям видеть далеко за пределы своих сенсоров — за повороты, за крупные объекты, в любых погодных условиях. Технологию можно адаптировать и для дронов, робототехники, систем наблюдения.
Правда, эксперт по производству Эмека Мороню (Emeka Moronu) предупреждает: «Даже если расчёты идеальны, массовое изготовление требует ювелирной точности. 3D-принтер должен идеально выполнить тысячи микроскопических элементов, которые потом будут стоять под солнцем, дождём и морозом. Это главная преграда на пути к массовому внедрению».
Тем не менее, EyeDAR уже доказал свою эффективность в лаборатории. Если удастся преодолеть производственные трудности, дороги будущего получат настоящую сеть «третьих глаз», которая сделает автономный транспорт по-настоящему безопасным.
