رادار الموجات المليمترية: العمود الفقري للإدراك في جميع الأحوال الجوية للقيادة الذاتية

مع تطور تقنية القيادة الذاتية من مرحلة التحقق من صحة المفهوم إلى التطبيق واسع النطاق، تتجدد قدرات المركبة على إدراك البيئة المحيطة. وقد أصبحت موثوقية أنظمة الإدراك عاملاً مهماً في سلامة المركبات، سواءً كان ذلك في الحفاظ على مسار ثابت على الطرق السريعة أو في توقع المخاطر في البيئات الحضرية المعقدة.

من بين أجهزة الاستشعار داخل المركبات، قد لا يكون رادار الموجات المليمترية (mmWave) الأكثر وضوحًا دائمًا، ولكنه ضروري في أنظمة القيادة الذاتية. يُعد رادار الموجات المليمترية أساس أنظمة الإدراك الحديثة، ويحظى باعتراف متزايد بفضل استقراره في جميع الأحوال الجوية ودقة قياساته للمسافة والسرعة، لا سيما مع انتقال السيارات من مستوى الأتمتة الثاني (L2) إلى المستويين الثالث والرابع (L3 وL4).

بينما توفر تقنية LiDAR سحب نقاط ثلاثية الأبعاد عالية الدقة، وتوفر الكاميرات معلومات بصرية غنية، يُكمّل رادار الموجات المليمترية هذه المستشعرات بتوفير قياسات موثوقة قائمة على أسس فيزيائية، وأقل تأثراً بالعوامل البيئية. وهذا أمر بالغ الأهمية في أنظمة دمج البيانات من مستشعرات متعددة، حيث تُعدّ الموثوقية والتكرار أساسيين للقيادة الآمنة.

فهم الفوائد الفيزيائية لرادار الموجات المليمترية

نظراً لأن رادار الموجات المليمترية يستخدم أطوال موجية بمستوى المليمتر ويعمل ضمن نطاق تردد 30-300 جيجاهرتز، فإنه لا يتأثر بشكل كبير بالإضاءة والعوامل البيئية كالغبار والضباب والمطر. ويؤدي رادار الموجات المليمترية أداءً ثابتاً في مختلف الظروف، على عكس الكاميرات التي تعتمد على الضوء المرئي، وتقنية الليدار التي قد تتدهور في الأحوال الجوية السيئة.

تُصدر رادارات الموجات المليمترية موجات كهرومغناطيسية عالية التردد، وتُستخدم في تطبيقات السيارات لقياس زاوية ومسافة وسرعة الأجسام التي ترصدها. ويعتمد نظام تثبيت السرعة التكيفي (ACC) ونظام الكبح التلقائي في حالات الطوارئ (AEB) على هذه القياسات الفيزيائية الأساسية.

صُممت منتجات رادار الموجات المليمترية من Linpowave والمخصصة للسيارات من أجل الكشف الدقيق عن السرعة، والاستقرار العالي في القياس، والتشغيل الموثوق به في ظروف القيادة الصعبة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لرادار الموجات المليمترية رصد الأجسام الصغيرة أو ذات الانعكاسية المنخفضة، مثل الأرصفة ومخاريط المرور، وحتى الطائرات المسيّرة التي تحلق على ارتفاع منخفض. وتُعد هذه الميزة مفيدة بشكل خاص لأنظمة ركن السيارات الآلية والتنقل في المدن، حيث يُعد تجنب العوائق الصغيرة أمرًا بالغ الأهمية للراحة والسلامة على حد سواء.

المزايا والعيوب

تُعدّ القدرة على استخدام رادار الموجات المليمترية في جميع الظروف الجوية أبرز مزاياه. فهو مثالي للقيادة على الطرق السريعة، وأساطيل المركبات التجارية، والعمليات التي تستمر على مدار الساعة، لأنه يوفر رؤية ثابتة ومستمرة في ظروف الرؤية المنخفضة، والمطر، والثلج.

ومن نقاط قوته الأخرى قدرته على قياس السرعة بدقة باستخدام تأثير دوبلر. ولأنه يتيح استجابة دقيقة للكبح المفاجئ أو التغيرات الديناميكية في ظروف المرور، فإن هذه الميزة ضرورية لأنظمة السلامة النشطة. فعلى سبيل المثال، يستطيع رادار الموجات المليمترية تحديد فرق السرعة النسبية بسرعة في حال تباطؤ السيارة التي أمامك فجأة، مما يمكّن أنظمة التحكم التكيفي في السرعة (ACC) أو أنظمة الكبح التلقائي في حالات الطوارئ (AEB) من الاستجابة في أجزاء من الثانية.

يُعدّ رادار الموجات المليمترية محدودًا بطبيعته من الناحية الهندسية. فمن الصعب رصد الأجسام بدقة على مسافات قريبة جدًا أو التمييز بين الأهداف المتداخلة نظرًا لانخفاض دقته المكانية مقارنةً بتقنية الليدار. وبدون تعويض خوارزمي، قد يكون رصد الأجسام الثابتة صعبًا أيضًا. مع ذلك، عند دمج رادار الموجات المليمترية مع الكاميرات وتقنية الليدار في أنظمة متعددة الحساسات، تتضاءل هذه العيوب، مما يُحسّن موثوقية الإدراك بشكل عام.

الانتقال من ثلاثي الأبعاد إلى رباعي الأبعاد: تطور تكنولوجي هام

تطورت تقنية الرادار المليمترية من الرادار ثلاثي الأبعاد التقليدي إلى رادار التصوير رباعي الأبعاد، حيث تتطلب القيادة الذاتية فهمًا أعمق للبيئة المحيطة. ينتج الرادار رباعي الأبعاد سحبًا نقطية أكثر كثافة من خلال دمج بُعد الارتفاع، مما يُحسّن من اكتشاف الأجسام في العوائق الصغيرة والمنحدرات والجسور.

يمكن للرادار رباعي الأبعاد إنتاج ملايين النقاط في الثانية باستخدام مصفوفات هوائيات MIMO (مدخلات متعددة ومخرجات متعددة) وخوارزميات معالجة الإشارات المتطورة، مما يوفر إدراكًا قريبًا من إدراك LiDAR مع الحفاظ على القدرة على تحمل تكاليف الرادار ومرونته في جميع الأحوال الجوية.

من خلال زيادة كثافة سحابة النقاط ودقتها وموثوقيتها على مستوى السيارات، تواصل شركة Linpowave تطوير تقنية الرادار رباعي الأبعاد.

لقد أتاح هذا التطور فرصًا جديدة في مجال القيادة الذاتية، مثل الكشف الدقيق عن العوائق المنخفضة، والكشف عن العوائق غير المرئية حول الزوايا، وأداء أكثر موثوقية في المواقف الحضرية الصعبة.

تطبيقات في صناعة السيارات

تعتمد أنظمة مساعدة القيادة على الطرق السريعة، ونظام الكبح التلقائي في حالات الطوارئ، ونظام كشف النقطة العمياء، ونظام تثبيت السرعة التكيفي، جميعها على رادار الموجات المليمترية في السيارات الإنتاجية. وتتطلب هذه التطبيقات بيانات فورية واستقرارًا عاليًا.

بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم رادار الموجات المليمترية في مقصورات السيارات. ويمنح الكشف غير التلامسي لأنظمة المقصورة الذكية بُعدًا جديدًا من خلال تمكين التحكم القائم على الإيماءات، والكشف عن العلامات الحيوية، ومراقبة وجود الركاب.

يستطيع رادار الموجات المليمترية تحديد إرهاق السائق أو نعاسه من خلال تتبع معدل ضربات القلب والتنفس، مما يتيح اتخاذ تدابير وقائية للسلامة. كما يوفر للركاب تنبيهات تراعي خصوصيتهم عند وجود أطفال، مما يضمن إدارة ذكية وآمنة للمقصورة.

وظيفة خرائط الطريق للتكنولوجيا

برز دمج البيانات من عدة مستشعرات كمعيار للقيادة الذاتية المتقدمة، على الرغم من النقاشات الدائرة حول استخدام الكاميرا فقط أو دمج البيانات من عدة مستشعرات. في هذه الأنظمة، يعمل رادار الموجات المليمترية كعامل استقرار وليس كمستشعر بديل، مما يوفر إدراكًا دقيقًا للسرعة والمسافة حتى في الظروف الصعبة.

يتم دعم وظائف أنظمة مساعدة السائق المتقدمة من المستوى الثاني إلى المستوى الرابع ووظائف القيادة الذاتية بواسطة حلول رادار الموجات المليمترية من Linpowave، والتي تم تصميمها لتندمج بسلاسة في مثل هذه البنى المدمجة بأداء ثابت وقابل للتكرار.

تلخيص

على المدى البعيد، تزداد قيمة رادار الموجات المليمترية عندما يدعم موثوقية النظام أكثر من أهميته في توفير التفاصيل البصرية. وبفضل قدرته على التصوير رباعي الأبعاد، وخوارزمياته المتطورة، وتقنية رقائقه المتطورة، يظل رادار الموجات المليمترية جزءًا أساسيًا من أنظمة استشعار المركبات ذاتية القيادة.

يُعدّ رادار الموجات المليمترية عنصرًا أساسيًا في أنظمة مساعدة السائق المتقدمة والقيادة الذاتية المتقدمة، وذلك لقدرته على توفير أداءٍ ممتاز في جميع الأحوال الجوية، وكشف السرعة بدقة، والتعرف على الأجسام الصغيرة. وسيظل هذا الرادار ضروريًا لضمان تنقل آمن وذكي وموثوق، مع تقدم الصناعة نحو اعتماد أوسع لأنظمة المستوى الثالث والرابع.

الأسئلة الشائعة حول رادار الموجات المليمترية للسيارات

س1: هل يمكن لأنظمة الكاميرات فقط أن تحل محل رادار الموجات المليمترية؟
لا، إنه عنصر أساسي في أنظمة دمج البيانات متعددة المستشعرات نظرًا لاستقراره في جميع الأحوال الجوية وإدراكه الدقيق للسرعة.

س2: هل يمكن استبدال تقنية LiDAR برادار الموجات المليمترية رباعي الأبعاد؟
في بعض الحالات، يوفر الرادار رباعي الأبعاد إدراكًا مكانيًا مماثلًا؛ ومع ذلك، فإن التقنيتين تكملان بعضهما البعض بسبب الاختلافات في الدقة والفهم الدلالي.

س3: هل لا يؤثر الطقس القاسي على رادار الموجات المليمترية؟
على الرغم من أن رادار الموجات المليمترية أكثر موثوقية من أجهزة الاستشعار البصرية، إلا أنه قد يكون هناك بعض التوهين في الإشارة عندما تمطر أو تتساقط الثلوج بكثرة.

س4: هل من الممكن استخدام رادار الموجات المليمترية للاستشعار داخل السيارة؟
صحيح. فمع الحفاظ على الخصوصية، فإنه يسهل اكتشاف الإيماءات بدون تلامس، ومراقبة العلامات الحيوية، واكتشاف وجود شاغلي المكان.

س5: ما هي استخدامات رادار الموجات المليمترية من شركة Linpowave في مجال السيارات؟
يستخدم رادار الموجات المليمترية Linpowave للاستشعار داخل السيارة وأنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) لركن السيارات الآلي.