Wird digitales Radar die neuen Herausforderungen bei ADAS-Interferenzen lösen?

Die Technologie, die ADAS zum Funktionieren bringt und die letztendlich tragen wird uns in die nächste, fortgeschrittenere Phase kommerzieller AVs einführen, hat noch immer ernsthafte Einschränkungen.

Wenn unsere Autos automatisch bremsen, um einen Unfall zu vermeiden, oder sich sauber in eine enge Parklücke einparken, ohne dass unsere Hände das Lenkrad berühren, erleben wir das weniger als technologisches Wunder als vielmehr als Erfüllung einer Verbrauchererwartung. Diese Tatsache ist ein Beweis dafür, wie weit wir auf dem Weg zur autonomen Mobilität gekommen sind, dass der Einbau fortschrittlicher Fahrerassistenzsysteme (ADAS) stillschweigend zu einem Industriestandard in der Produktion von Neufahrzeugen geworden ist.

Aber die Technologie, die ADAS zum Funktionieren bringt und uns letztendlich in die nächste, fortschrittlichere Phase kommerzieller AVs führen wird, hat noch immer ernsthafte Einschränkungen. Um kontinuierliche Fortschritte zu erzielen und die nächste Generation der Mobilität zu verwirklichen, müssen OEMs und Systementwickler harte Entscheidungen treffen, worauf sie sich konzentrieren sollen. Am Ende müssen einige der Technologien, die uns an diesen Punkt gebracht haben, möglicherweise neu gedacht – oder sogar ersetzt —wenn ​​wir hoffen, in absehbarer Zeit die nächste Phase zu erreichen.

Eine der unmittelbaren Herausforderungen für Entwickler ist die Verwendung von Radar in ADAS, die in letzter Zeit mit der Verbreitung der Technologie Anlass zur Sorge gegeben hat. Radar ist eine wesentliche Komponente für eine genaue Erfassung in einer Vielzahl von Systemen. Es ist wichtig, entfernte Objekte sowie die Geschwindigkeit zu erkennen, mit der Fußgänger oder andere Fahrzeuge fahren können.

Entfernung und Geschwindigkeit sind wohl die wichtigsten Aspekte eines ADAS. Da die Anzahl der Radargeräte auf Straßen zunimmt, machen sich viele Experten Sorgen über mögliche Signalstörungen – eine echte Gefahr, die man nicht übersehen kann.

Radarstörungen

Wir müssen zuerst das Problem eingrenzen und verstehen:Was genau sind Radarstörungen und wie groß sind die Schwierigkeiten, die sie für AV-Entwickler darstellen?

Radarinterferenzen wurden als „Achillesferse“ automatisierter und fahrergestützter Fahrzeuge bezeichnet. Radarstörungen im Zusammenhang mit AVs sind überraschend einfach zu verstehen. Ein Sender sendet ein Signal, das von einem Objekt reflektiert und vom Radarempfänger gesammelt und verarbeitet wird. Wenn sich jedoch zwei oder mehr Signale von separaten Radargeräten kreuzen, können sie sich gegenseitig stören und eine Reihe von Komplikationen verursachen.

Interferenzen werfen Sicherheitsprobleme auf, da Radar oft eine unverzichtbare Komponente der ADAS-Erfassungsfähigkeiten ist. Wesentliche Funktionen wie Einparkhilfe, Totwinkelerkennung, adaptiver Tempomat, Frontkollisionswarnung und automatische Notbremsung werden durch den Einsatz von Radar ermöglicht.

Das Thema wird noch kniffliger, wenn man bedenkt, dass die letztgenannte Funktion in bis zu 40 Ländern obligatorisch wird, wie es von der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UNECE), China und zuletzt den USA übernommen wurde.

Das Worst-Case-Szenario ist, dass das Störungsproblem nicht ausreichend gemildert wird, bevor unsere Straßen mit Radargeräten ausgestattet sind, um mehr ADAS-Einsätze zu unterstützen, was möglicherweise zu vermeidbaren Unfällen und Todesfällen aufgrund von Signalstörungen führt. Dieses Phänomen wird als „Radarstau“ bezeichnet und tritt auf, wenn zu viele Radarsignale die Sensorleistung beeinträchtigen.

Radarinterferenzen können sowohl zwischen Radargeräten desselben Fahrzeugs als auch zwischen Radargeräten benachbarter Fahrzeuge auftreten. Wenn es nicht buchstäblich um Leben und Tod ginge, könnten wir vielleicht die Ironie erkennen, dass so etwas als Ergebnis eines globalen Mandats passiert. Die Ironie ist natürlich, dass Leben durch eine Technologie, die uns schützen soll, gefährdet wäre.

Mögliche Lösungen

Die Möglichkeit weit verbreiteter Radarinterferenzen, die die Integrität von Sicherheitsmerkmalen beeinträchtigen, stellt eine sehr reale Herausforderung für ADAS-Designer dar. Dennoch gibt es keinen Branchenkonsens zur Lösung des Interferenzproblems.

Der Automobilsektor ist sich seit fast einem Jahrzehnt über potenzielle Probleme im Zusammenhang mit Interferenzen bewusst, die durch einen Bericht des in Europa ansässigen Projekts MOSARIM (More Safety for All by Radar Interference Mitigation) veröffentlicht wurden. Das Problem wurde auch von verschiedenen Behörden untersucht, und die allgemeine Schlussfolgerung ist, dass Radarstörungen in Umgebungen mit wenigen konkurrierenden Radargeräten wenig bis gar keine Bedrohung darstellen.

Wenn eine Überlastung auftritt, erhöht sich jedoch die Möglichkeit eines Fehlers erheblich.

In einem Bericht der National Highway Traffic Safety Administration heißt es:„Systeme, die in Umgebungen mit wenigen anderen Radargeräten gut funktionieren, können in Umgebungen mit Radarüberlastung unter erheblichen Leistungseinbußen leiden … Die Leistung anderer Radare wird wahrscheinlich die Leistung der Echos von Zielen, die für eine bestimmte Leistung erforderlich sind, um mehrere Größenordnungen übersteigen.“

Bis heute hat sich die Automobilindustrie kaum mehr auf ein zugewiesenes Frequenzspektrum für Fahrzeuge verlassen (der oben erwähnte Bereich von 76 bis 81 GHz), während die Details einzelnen Entwicklern von Automobilradaren überlassen wurden. Und das trotz der Tatsache, dass alle innerhalb dieser begrenzten Bandbreite zusammenarbeiten müssen. Leider wäre es schwierig, Radarentwickler zu regulieren, und selbst die besten Ergebnisse würden wahrscheinlich erst im Laufe der Zeit entstehen, wenn der Widerstand der Industrie überwunden wurde.

Die Wahrheit ist, dass Radarstörungen jetzt gemildert werden müssen, nicht später. Der logischste Weg nach vorn könnte darin bestehen, aktuelle Radartechnologien neu zu bewerten und zu bestimmen, wie diese Technologien verbessert werden könnten oder ob sie durch Technologien ersetzt werden sollten, die besser gegen Interferenzen gerüstet sind.

Viele mit ADAS ausgestattete Fahrzeuge verwenden heute frequenzmodulierte Dauerstrich-(FMCW)-Technologien oder „analoges Radar“. FMCW-basierten Systemen fehlt die Anpassungsfähigkeit, um in bestimmten Umgebungen, einschließlich solchen, die mit Radarsignalen überlastet sind, richtig zu funktionieren. Aktuelle FMCW-Radare beruhen auf Techniken wie Frequenzsprung und Timing-Jitter auf der Sendeseite sowie auf Zeitbereichsbeseitigung auf der Empfangsseite, um gegenseitige Interferenzen von nahegelegenen Radaren zu mindern.

Diese Techniken sind jedoch nicht ohne Einschränkungen, und viele analoge Radargeräte laufen immer noch Gefahr, ein „Geister“-Ziel zu erkennen, was zu „Fehlalarmen“ führt, die eine unnötige Aktivierung der automatischen Bremsung auslösen.

Im Gegensatz dazu sind digitale Radartechnologien im Vergleich zu ihren analogen Gegenstücken nativ besser bei der Abschwächung von Störungen.

Digitale Radare unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht von analogen Systemen, insbesondere durch ihren einzigartigen Code für jedes Sendesignal. Dies ist ein Schlüsselelement der digitalen Codemodulation (DCM), das es Radaren ermöglicht, ihr eigenes Signal in überlasteten Umgebungen von mehreren anderen Signalen zu unterscheiden.

Diese Funktion ist absolut entscheidend für die weit verbreitete Einführung von AVs und ADAS-Technologien. Während die von analogen Radaren verwendeten Frequenzsprungverfahren aufgrund der Bandbreitenverfügbarkeit und fehlender Standardisierung problematisch bleiben, ist das digitale Radar durch seine Verwendung von 10 ¹⁸ . vergleichsweise unbegrenzt verschiedene eindeutige Identifikationscodes. Tatsächlich macht DCM es von Natur aus immun gegen gegenseitige Störungen und reduziert Geisterziele, die eine falsche Aktivierung automatisierter Bremssysteme auslösen können.

Ohne Regulierung werden Radarstörungen allenfalls ein großes Hindernis für den Ausbau der autonomen Mobilität sein. Im schlimmsten Fall führt dies zu extremen Haftungs- und Sicherheitsbedenken. Da regulatorische Eingriffe alles andere als sicher sind, müssen OEMs und Entwickler die in ihren Fahrzeugen installierten Radartechnologien neu bewerten. Zumindest verdient die potenzielle Rolle des digitalen Radars bei der Eindämmung von Störungen ernsthafte Überlegungen.

–Max Liberman ist Vice President bei Uhnder Inc., einem Anbieter von digitalen Automobilradaren.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite EE Times veröffentlicht.

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