Radarowa rewolucja w motoryzacji weszła w fazę dojrzałego wdrożenia: ósma generacja czujników fal milimetrowych opracowanych przez Aptiv widzi dalej, ostrzej i szybciej niż jakiekolwiek wcześniejsze rozwiązania. Nowe układy rozpoznają obiekty oddalone o ponad 300 metrów, nadają im trójwymiarowe współrzędne i przekazują do jednostki centralnej informacje wzbogacone o prognozę zachowań. Kluczowa część oprogramowania powstała w krakowskim centrum badawczo-rozwojowym, dzięki czemu polscy inżynierowie znajdują się w samym sercu globalnej transformacji w kierunku pojazdów autonomicznych.

4D widzenie na dystansie trzech boisk

Tradycyjne radary samochodowe mierzą odległość, kąt w poziomie i prędkość. Sensory określane jako 4D dodają do tego wymiaru precyzyjną informację o wysokości obiektu, co pozwala oddzielić na przykład znak drogowy od ciężarówki lub rozpoznać motocykl ukryty między pojazdami większych gabarytów. Dzięki matrycom anten 77–81 GHz w konfiguracji MIMO (ang. Multiple-Input Multiple-Output) możliwe jest formowanie wielu wąskich wiązek jednocześnie. W praktyce przekłada się to na około 30% wyższą rozdzielczość kątową w porównaniu z poprzednią generacją oraz dwukrotnie szersze pole widzenia w pionie.

Zasięg ponad 300 m sprawia, że układ wychwytuje sytuację awaryjną nawet na autostradzie przy prędkościach powyżej 140 km/h. Co ważne, czujnik nie traci skuteczności w gęstej mgle czy podczas ulewnego deszczu – pasmo fal milimetrowych jest mniej podatne na zakłócenia pogodowe niż obraz z kamery czy promień lidaru. Zmodernizowana elektronika front-end skróciła czas akwizycji sygnału o kilkanaście procent, a wbudowany procesor DSP wstępnie filtruje echa i klasyfikuje obiekty zanim dane trafią do głównego komputera samochodu.

Narożne oko w gąszczu ulic

Drugim filarem platformy jest radar krótkiego zasięgu montowany w rogach nadwozia. To on odpowiada za manewry przy niskich prędkościach: automatyczne parkowanie, wyjeżdżanie z ciasnych bram czy wykrywanie rowerzystów w martwym polu. Najnowsza konstrukcja korzysta z anten o większej aperturze i zaawansowanych algorytmów suppressingu odbić wielokrotnych, dzięki czemu precyzyjnie śledzi obiekty znajdujące się nawet 15 cm od karoserii.

Tryb pracy Ultra-Short Range rozpoznaje powolne obiekty w tzw. „mieście pieszych” – od osób z wózkami po użytkowników hulajnóg – i w czasie rzeczywistym ocenia prawdopodobieństwo ich wejścia na tor jazdy. W efekcie systemy zapobiegania kolizjom działają płynniej, a procedury awaryjnego hamowania wywołują mniej fałszywych alarmów. Rozszerzony kąt widzenia w poziomie eliminuje martwe strefy przy zjeździe z ronda czy gwałtownym skręcie w uliczkę jednokierunkową.

Sztuczna inteligencja: od surowego echa do planu jazdy

Surowe dane radarowe są dziś jedynie punktem wyjścia. Aptiv wdrożył wielomodalną fuzję, która łączy echa fal milimetrowych z obrazem z kamer oraz, w razie potrzeby, z informacjami z lidaru. Sercem rozwiązania jest sieć neuronowa trenowana na milionach kilometrów przejazdów w Europie, Ameryce Północnej i Azji. Model uczy się wzorców typowych dla różnych kultur jazdy, warunków atmosferycznych i infrastruktury drogowej, co umożliwia trafniejsze prognozowanie zamiarów innych uczestników ruchu.

Ciekawą nowością jest moduł Pulse Sensor. Łączy on funkcje radarowe i wizyjne w jednej obudowie, zastępując zestaw czujników ultradźwiękowych. Redukuje to masę wiązki kablowej nawet o 20% i upraszcza kalibrację podczas produkcji pojazdu. Dzięki temu producenci mogą oferować funkcje parkowania „hands-free” w modelach średniego segmentu, nie zwiększając dramatycznie kosztów BOM (Bill of Materials).

Kraków łączy świat inżynierii

Polskie centrum Aptiv zatrudnia dziś kilka tysięcy specjalistów zajmujących się uczeniem maszynowym, projektowaniem płytek RF oraz testami w komorach bezechowych. To tutaj powstają algorytmy śledzenia obiektów, które trafiają do floty testowej jeżdżącej w Las Vegas, Szanghaju i Monachium. Zespół opracowuje także architekturę oprogramowania over-the-air, pozwalającą wzbogacać modele percepcji już w gotowych, sprzedanych pojazdach – podobnie jak aktualizuje się systemy operacyjne w smartfonach.

Lokalne zaplecze laboratoryjne obejmuje stanowiska do testów temperaturowych od –40°C do +85°C oraz tor testowy symulujący 12 rodzajów nawierzchni. Tak kompleksowa infrastruktura sprawia, że projekty z Małopolski trafiają wprost na linie produkcyjne największych koncernów, a polscy inżynierowie uczestniczą w definiowaniu światowych standardów bezpieczeństwa funkcjonalnego ISO 21448 (Safety of the Intended Functionality, SOTIF).

Czy wiesz, że…

• Zasięg radaru przekraczający 300 m to więcej niż długość trzech pełnowymiarowych boisk piłkarskich ustawionych w jednej linii.

• Jeden moduł Pulse Sensor może zastąpić cztery oddzielne czujniki ultradźwiękowe, ograniczając liczbę konektorów i punktów potencjalnej usterki.

• Sieć neuronowa zarządzająca nową platformą była trenowana na zbiorze danych równoważnym 30 latom ciągłej jazdy, co pozwoliło znacząco zmniejszyć liczbę fałszywych alarmów w scenariuszach miejskich.