رادار تصویربرداری دیجیتال 4 بعدی چیست و چه استفاده‌ای دارد؟!

رادارها یکی از تحسین‌برانگیزترین اختراعات بشری هستند که قابلیت دیدن اجسام را در باران، مه، برف و… دارند. با این وجود، پردازش تصویر این حسگرهای الکترومغناطیسی حتی در نور کافی و شرایط جوی مناسب نیز ناآشکارتر از تصاویر تهیه‌شده توسط لیدار (LiDAR) است. از آنجایی که هر روزه شمار خودروهای بیشتری به رادار مجهز می‌شوند، بحث تداخل امواج و سیگنال‌های درهم‌تنیده نیز محتمل‌تر می‌گردد. حال رادارهای تصویربرداری دیجیتال ۴ بعدی (4D) با وعده برطرف‌سازی این مشکل وارد میدان شده‌اند.

تفاوت های رادار آنالوگ و دیجیتال

تفاوت رادارهای 3D و 4D

رادارهای آنالوگ مانند رادارهای دودی قدیمی (Smokey Radars) براساس ارسال موج‌های رادیویی کار می‌کنند و سپس سیگنال بازتابی را اندازه‌گیری می‌کنند. اگر میان سرعت واحد راداری  و جسم تفاوتی وجود داشته باشد، در موج بازتابی یک اثر یا دگرسانی داپلر مشاهده خواهد شد.

رادار دیجیتالی در سوی دیگر و همانند رادارهای آنالوگ از امواج رادیویی استفاده می‌کند اما هر انتقال‌دهنده یک سیگنال ۷۷ گیگاهرتزی را به همراه یک کد دیجیتالی منحصربه‌فرد وابسته به آن را ارسال می‌کند که به دریافت‌کننده موج اجازه می‌دهد تا هر سیگنال را از سیگنال‌های ۷۷ گیگاهرتزی بیگانه که در آن محوطه وجود دارند، تشخیص دهد. این تکنیک که به ماژولارسازی کد دیجیتالی معروف است، به سیستم‌ها اجازه می‌دهد تا موقعیت و سرعت لحظه‌ای را حس کنند.

رزولوشن ۱۶ برابری

تراشه‌های متداول و یکپارچه رادارهای آنالوگ از همگام‌سازی یک جفت انتقال‌دهنده و چهار دریافت‌کننده برای عملکرد خود استفاده می‌کنند اما تراشه رادارهای تصویربرداری دیجیتال 4D شرکت «Uhnder» از ۱۲ انتقال‌دهنده و ۱۶ دریافت‌کننده برای ۱۹۲ کانال مجازی راداری استفاده می‌کند که هر یک از آن‌ها قادر به تعیین سرعت و مسافت یک جسم از فاصله دور هستند. این ویژگی باعث می‌شود تا تصاویر حاصل از این رادارها، ۱۶ برابر تصاویر حاصل از رادارهای آنالوگ استاندارد کیفیت و رزولوشن بهتری داشته باشند.

۲۴ برابر قدرت بیشتر روی هدف

Uhnder مدعی است که تراشه‌اش ۷ تا ۱۳ وات انرژی مصرف می‌کند که اگر صحیح باشد، در مقایسه با ستاپ‌های مشابه که از ۴ تراشه استفاده می‌کنند، بیش از ۵۰ درصد مصرف و هزینه پایین‌تری دارد. Uhnder حسگرهایش را تنها برای استفاده در ویژگی ADAS خودروها فراهم کرده است اما انتظار می‌رود که تامین‌کنندگانی چون «مَگنا» تراشه به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی کنند که یک صحنه کامل را وارسی و اسکن کند، نقاط مدنظر اپراتور را پیدا کرده و همان نقاط را با قدرتی بیشتر از قبل بررسی و کاوش کند.

۳۰ برابر کنتراست بالاتر

با ترکیب بهبودهای موجود در رزولوشن و قدرت بالاتر در مناطق تحت هدف، Uhnder مدعی شده که سیستم رادار تصویربرداری دیجیتالی 4D می‌تواند تا ۳۰ برابر کنتراست بیشتری را نسبت‌به رادارهای آنالوگ فراهم سازد. به گفته سازنده، این کنتراست مشابه سیستم‌های LiDAR است اما این‌بار با هزینه کمتری را دربر دارد. بهبود این مولفه در زمینه تشخیص اهداف به‌اصطلاح نرم مانند عابران پیاده، دوچرخه‌سواران و دیگر کاربران آسیب‌پذیر معابر عملکرد مناسب خود را نشان می‌دهد.

براساس کارگروه امنیت خودرو آمریکا، تلفات این کاربران آسیب‌پذیر در جاده‌های این کشور سهمی ۲۰ درصدی را به خود اختصاص داده است که همین رقم در کشورهای درحال توسعه به‌مراتب بیشتر هم می‌شود. سیستم ترمزگیری اضطراری خودکار (PAEB) امروزی نیز برای عملکرد صحیح به دوربین و رادارهای آنالوگ وابسته بوده و در مواجهه با این کاربران در شرایط اقلیمی نامناسب و مواقع تاریکی، ناکارآمد است؛ چراکه تست و نمره‌دهی این سیستم‌ها امروزه در شرایط روز انجام می‌شود. در نهایت انتظار می‌رود که سیسیتم راداری تصویربرداری دیجیتالی 4D در مجموعه‌های امنیتی آمریکا مانند NHTSA و IIHS رواج پیدا کند و تست و بررسی این سیستم‌ها در شب را نیز ممکن سازد.

برد و محدودیت‌ها

عملکرد سیستم‌های دوربینی و لیدارها با بهره‌مندی‌شان از لنزهای تمیز وابسته است. سیستم‌های گرمایشی و پاکسازی نیز باید مدام درکار باشند تا از نشست برف، یخ و… برروی لیدار و دوربین جلوگیری کنند تا نتایج باکیفیت و شفاف حاصل شوند. سیستم‌های راداری چهاربعدی Uhnder نیازی به لنز ندارند و در پی آن، می‌توانند تصاویر موردنیاز را با کیفیت فوق‌العاده بالا و در شرایط جوی نامناسب نیز فراهم کنند؛ جایی که لنز لیدار و دوربین ممکن است توسط یک مانع پوشانده شود و از عملکرد مناسبش جلوگیری کند.

Uhnder برای بررسی‌هایش یک دستگاه جیپ گرندچروکی را به پنج واحد رادار چهاربعدی مجهز کرد؛ یک واحد مرکزی در جلو برای فواصل ۳۰۰ متری و ۴ واحد کناری برای بهبود ۸۰ متری. درپی تست‌ها حتی در هوای برفی نیز مشکلی به‌وجود نیامد و نتایج کاملا مناسب بودند.

فیسکر اوشن نخستین خودرویی خواهد بود که از رادار 4D شرکت Uhnder استفاده خواهد کرد

نخستین واحدهای قابل فروش از دو ماه پیش آماده شده‌اند. مجموعه مگنا نیز درحال یکپارچه‌سازی آن‌ها با یک سیستم کمک‌راننده پیشرفته است که آن را با نام «رادار دیجیتالی Icon» به فروش می‌رساند. این سیستم پیشرفته امسال و برای نخستین‌بار در خودروی برقی «اوشن» از شرکت «فیسکر» معرفی خواهد شد. در انتها شاید برایتان جالب باشد که بدانید نام «Uhnder» درحقیقت ترکیبی از دو واژه Under به معنای «زیر» و Radar است که مفهوم «تحت دید رادار بودن» را می‌رساند؛ از آنجایی که نام «Under the radar» پیشتر ثبت شده بود، سازنده نام شبه‌آلمانی Uhnder را برای خود انتخاب کرد.

نظر شما درباره سیستم‌های راداری 4D چیست؟! آیا استفاده از این سیستم‌ها در خودروهای غیرخودران نیز توجیه کافی دارند تا شرکت‌ها هزینه‌های اضافه را متحمل شوند و قیمت نهایی خودروهایشان را افزایش دهند؟! آیا می‌توان در آینده شاهد استفاده از رادارها در خودروهای ساده شهری با قیمت مناسب نیز بود؟!