يُمثل كشف مكتب شرطة ميامي ديد (MDSO) عن مركبة الدوريات ذاتية القيادة "الشرطة البرية غير المأهولة" (PUG ) قفزة تاريخية في تكنولوجيا إنفاذ القانون. وتُعتبر هذه المركبة "ثورية" بفضل كاميراتها بزاوية 360 درجة، وتقنيات التصوير الحراري، وتحليلات الذكاء الاصطناعي، وقدرات نشر الطائرات المسيرة. وبينما يُركز الجمهور غالبًا على ميزات الذكاء الاصطناعي والقيادة الذاتية المبهرة، فإن رادار الموجات المليمترية (mmWave) - الذي يُعتبر جهاز استشعار بسيط ولكنه بالغ الأهمية - هو العنصر الأساسي الذي يضمن موثوقية المركبة وقدرتها التشغيلية في جميع الأحوال الجوية.
صُممت مركبة PUG لتكون بمثابة "شريك دوريات" للنواب، حيث تُنفذ مهام المراقبة والدوريات في شوارع المدن المعقدة، وخاصةً في المناطق التي تُعتبر عالية الخطورة. يتطلب هذا مستوى من المتانة والقدرة على التكيف مع البيئة يفوق بكثير مستوى المركبات ذاتية القيادة الاستهلاكية القياسية.
أولاً: "فجوة الإدراك" في دوريات المدن: لماذا الكاميرات غير كافية؟
في ظل ظروف مثالية، توفر كاميرات PUG عالية الدقة بيانات دلالية غنية، مما يسمح للذكاء الاصطناعي بتحديد المركبات والمشاة وإشارات المرور، وإجراء تحليلات سلوكية معقدة. ومع ذلك، فإن واقع البيئات الحضرية يطرح تحديات كبيرة:
طقس متقلب: يتميز مناخ ميامي بهطول أمطار غزيرة مفاجئة وضباب صباحي. قطرات الماء أو الضباب أو حتى التراب على العدسات قد تُسبب تلفًا فوريًا وشديدًا لأجهزة الاستشعار البصرية، مثل الكاميرات، أو تُسبب عمىً تامًا .
مصائد الإضاءة والنقاط العمياء البصرية: الإضاءة الخلفية القوية، والانتقالات السريعة داخل الأنفاق وخارجها، وتشتت الضوء في المناطق الحضرية، تجعل جودة صورة الكاميرا غير مستقرة للغاية. علاوة على ذلك، تقتصر رؤية الكاميرات على ما يسمح به الضوء ولا يخترق الأجسام.
نقص بيانات الحركة الأصلية: على الرغم من أن الكاميرات "ترى" الأجسام، إلا أنها تعتمد على خوارزميات رؤية حاسوبية معقدة لاستنتاج المسافة والسرعة بدقة. عملية الاستدلال هذه عرضة للتأخر والخطأ.
رادار الموجات المليمترية مصمم خصيصًا لسد هذه الفجوة في الإدراك. باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق المليمتر، يستطيع الرادار اختراق المطر والضباب والغبار بسهولة، موفرًا "حقيقة فيزيائية" : المسافة الدقيقة للهدف وزاويته وسرعته. تشكل هذه البيانات الديناميكية الأصلية المقاومة للتداخل أساس التشغيل الآمن والمستمر لـ PUG.
II. "الدور المزدوج" لرادار الموجات المليمترية: قيمة لا غنى عنها في بنية PUG
في بنية اندماج أجهزة الاستشعار الخاصة بـ PUG، فإن رادار mmWave بعيد كل البعد عن أن يكون دورًا مساعدًا؛ فهو يتحمل مسؤوليات سلامة ووظائف متعددة حاسمة:
1. ضمان "التكرار الأمني" المطلق
المبدأ التصميمي الأسمى للأنظمة ذاتية القيادة هو التكرار الوظيفي . لو اعتمدت مجموعة القيادة الذاتية (PUG) كليًا على الكاميرات والذكاء الاصطناعي لاتخاذ قرارات القيادة، لواجهت المركبة مخاطر سلامة جسيمة في حال تعطل الكاميرا أو تعطل الخوارزمية (مثلًا، بسبب "الهجمات المعادية" أو الأحوال الجوية القاسية).
مُفعّل كبح أمان مستقل: تُراقب رادارات الموجات المليمترية طويلة ومتوسطة المدى باستمرار جميع الأجسام المتحركة أمام السيارة وعلى جانبيها. تُوفّر هذه الرادارات بيانات حركة مستقلة وموثوقة تُغذّي مباشرةً نظامي الكبح التلقائي في حالات الطوارئ (AEB) والتحذير من الاصطدام الأمامي من PUG. تُشكّل هذه البيانات "خط الدفاع الأخير"، مما يضمن كبح السيارة بأمان في حال تعطل جميع الأنظمة الأخرى.
الحراسة في الظلام: تُعد الدوريات الليلية بالغة الأهمية في إنفاذ القانون. على الرغم من أن نظام PUG مزود بتصوير حراري، إلا أن مدى فعاليته ودقته محدودان. في المقابل، يُمكن لرادار MmWave تتبع المركبات أو المشاة المقتربة بدقة من على بُعد مئات الأمتار في الظلام الدامس، مما يجعله ضمان السلامة الوحيد الموثوق به للدوريات الليلية عالية السرعة.
٢. "تمكين إنفاذ القانون": التتبع وربط الطائرات بدون طيار
تكمن الطبيعة المتطورة لـ PUG في قدراتها الموسعة على إنفاذ القانون . لا يضمن رادار mmWave القيادة الآمنة فحسب، بل يُعزز بشكل مباشر وظائف الشرطة:
الربط الصوتي بالرادار والتتبع عالي الديناميكية: تستطيع أجهزة الاستشعار الصوتية في PUG اكتشاف أي نشاط مشبوه، مثل إطلاق النار. بمجرد إطلاق تنبيه، يُصدر الذكاء الاصطناعي تعليمات فورية لأجهزة الاستشعار بالتركيز على المنطقة. يستطيع رادار mmWave تصفية الفوضى فورًا وتحديد جميع الأهداف المتحركة في المشهد الفوضوي، مع عرض مساراتها بدقة وتردد عاليين.
مساعدة نشر الطائرات المسيرة: عندما تقرر مجموعة عمليات الطائرات المسيرة نشر طائرتها المسيرة للاستطلاع الجوي، تُعدّ الإحداثيات الدقيقة (بما في ذلك الارتفاع، في حال استخدام رادار رباعي الأبعاد) والسرعة اللحظية للمشتبه به، والتي يوفرها الرادار، المدخلات الأساسية للطائرة المسيرة لاستشعار الهدف وتتبعه بسرعة بمجرد تحليقها في الجو. هذا يُقلل بشكل كبير من الوقت المستغرق بين النشر والتتبع الفعال، وهو أمر بالغ الأهمية لمهام الطائرات المسيرة كمستجيب أول (DFR) .
III. من الحاضر إلى المستقبل: ترقيات الرادار رباعي الأبعاد ووحدات التحكم التكتيكية
تتطور الأنظمة المستقلة الأكثر تقدمًا من رادار mmWave ثلاثي الأبعاد التقليدي (قياس المدى والسرعة وزاوية السمت) إلى رادار التصوير رباعي الأبعاد ، والذي يضيف قياس الارتفاع ويعزز الدقة الزاوية بشكل كبير.
في المستقبل، إذا تم ترقية PUG باستخدام رادار 4D:
التمييز بين الأشياء الموجودة في الهواء والأشياء الموجودة على الأرض: سيكون قادرًا على التمييز بدقة بين جسر علوي أو علامة مرور معلقة وبين أحد المشاة أو العوائق على الأرض، مما يقلل من "الإيجابيات الخاطئة" والفرملة غير الضرورية.
التعرف على المشاة بشكل أدق: ستسمح الدقة الأعلى برسم خرائط أكثر تفصيلاً للأهداف، مما يعزز قدرة الذكاء الاصطناعي على تتبع الأفراد المشتبه بهم بشكل مستدام داخل الحشد، مما يساعد بشكل أكبر في التعرف على لوحات الترخيص (LPR) وتحليل السلوك.
لا يقتصر ابتكار PUG على دمج الذكاء الاصطناعي وطائرة بدون طيار في سيارة شرطة فحسب؛ بل يشمل أيضًا بناء بنية إدراكية عالية الموثوقية لجميع الأحوال الجوية، مبنية على تقنية رادار الموجات المليمترية. تُمكّن هذه البنية PUG من العمل دون قيود الطقس والضوء، مما يجعلها بمثابة "الحارس الصامت" الحقيقي لشوارع المدن، موفرةً بذلك وفرة غير مسبوقة في السلامة ودعمًا للبيانات لأجهزة إنفاذ القانون الحديثة.
الأسئلة الشائعة
س1: لماذا تحتاج PUG إلى رادار mmWave بينما لديها بالفعل كاميرات وتصوير حراري؟
ج: يستخدم PUG استراتيجية "دمج أجهزة الاستشعار المتعددة" لأن كل جهاز استشعار لديه حدود:
ميزة مقاومة جميع الأحوال الجوية: تتعطل الكاميرات بشكل كبير في المطر أو الضباب أو الظلام. تتميز الموجات الكهرومغناطيسية لرادار MmWave بقدرة اختراق عالية، مما يضمن بيانات بيئية مستقرة ومتواصلة بغض النظر عن حالة الطقس.
موثوقية البيانات: تُوفر الكاميرات معلومات عن "المعنى" (دلالات الصورة)، بينما يُوفر رادار الموجات المليمترية معلومات عن "المكان" و"السرعة" (المسافة والسرعة بدقة). مخرجات الرادار هي بيانات حقيقية فيزيائية ، وهي ضرورية للملاحة الآمنة وتتبع الأجسام المتحركة.
توفير الأمان: يعمل الرادار كنظام احتياطي مستقل. في حال تعطل الكاميرا أو نظام الذكاء الاصطناعي الرئيسي، يظل الرادار قادرًا على رصد العوائق وتفعيل الكبح الطارئ لمنع الاصطدامات.
س2: هل يشكل رادار mmWave مشكلة تتعلق بالخصوصية مقارنة بالكاميرات؟
ج: بشكل عام، يكون خطر الخصوصية أقل.
طبيعة غير تصويرية: يُنتج رادار الموجات المليمترية التقليدي بيانات رقمية بشكل أساسي (المسافة، السرعة، الزاوية)، ولا يلتقط صورًا أو مقاطع فيديو عالية الدقة للوجوه أو الأنشطة المحددة، ويمكن التعرف عليها من قبل البشر . يرصد الرادار الوجود والحركة، ولكنه لا يسجل معلومات التعريف الشخصية (PII) بالمعنى البصري.
حجم البيانات: تتمتع بيانات الرادار بنطاق ترددي منخفض مقارنة ببث الفيديو، مما يجعلها أقل ملاءمة للمراقبة الجماعية للأنشطة الشخصية التفصيلية.
مع ذلك، قد يثير نشر رادار التصوير رباعي الأبعاد تساؤلات جديدة، إذ تتيح دقته العالية رسم خرائط محيطية أكثر تفصيلاً للأهداف. وتعتمد الحماية القصوى للخصوصية على كيفية إدارة نظام مراقبة الأقمار الصناعية (MDSO) لبيانات الرادار المجمعة وتخزينها واستخدامها .
س3: كيف يعد رادار mmWave ضروريًا لـ "سلامة الكبح" في السيارة ذاتية القيادة؟
ج: لأنه يوفر "الحقيقة الأساسية" للحركة.
إن قرارات الذكاء الاصطناعي (القائمة على الكاميرات) تنطوي على شكوك جوهرية وقد تكون عرضة للأخطاء الناجمة عن تحيزات الخوارزمية أو البيانات الضعيفة.
يحسب رادار MmWave المسافة والسرعة بناءً على فيزياء تأثير دوبلر ، مما يجعل بياناته موثوقة بطبيعتها. عندما يحدد نظام الذكاء الاصطناعي احتمال وقوع تصادم، فإنه يُقارن بين "المسافة الفيزيائية" و"السرعة الفيزيائية" للرادار. إذا أكد الرادار الخطر، فإنه يتجاوز الأنظمة الأخرى لتشغيل الكبح الطارئ. يضمن هذا التكرار توقف المركبة بأمان حتى في حال تعرض نظام الذكاء الاصطناعي أو النظام البصري للخطر.
س4: بالإضافة إلى تجنب الاصطدام البسيط، كيف يساعد الرادار الشرطة في أداء مهامها؟
أ: إنه يعزز بشكل كبير قدرات تتبع الأهداف وجمع المعلومات الاستخباراتية :
التتبع الديناميكي الفوري: بعد تشغيل مستشعر صوتي (على سبيل المثال، طلق ناري)، يقوم الرادار على الفور بتحديد المسار الدقيق (بما في ذلك السرعة والاتجاه) لجميع المركبات المتحركة أو الأشخاص في المنطقة وتتبعه باستمرار.
التنسيق الجوي-الأرضي: يُعدّ الناتج الدقيق واللحظي للموقع من الرادار أمرًا بالغ الأهمية لتوجيه الطائرة المسيرة . تُمكّن هذه البيانات الطائرة المسيرة من تحديد الهدف بسرعة وتحديده فورًا بعد إطلاقه، مما يجعل الاستجابة الجوية-الأرضية سلسة وعالية الكفاءة.