Колко важни са сензорите за автономните автомобили?

Герд, разкажи ни малко за себе си. Какво в работата ти те вдъхновява най-много?

Аз съм Герд Митермайер, глобален вицепрезидент на MD, и от 2013 г. отговарям за областите управление на продукти, управление на проекти, научноизследователска и развойна дейност, както и за патентите. Моят професионален опит е в областта на полупроводниковата индустрия, където успях да натрупам ценен опит в разработването и внедряването на технологични иновации.

Особено силно ме вълнува динамиката на автомобилния бранш и възможността за активно участие в разработването на модерни решения за пренос на данни в автомобилите. Моят фокус е върху идентифицирането на технологичните тенденции на ранен етап, разработването на нови продукти и ефективното им придвижване от идеята до готовността им за пускане на пазара.

Тясното сътрудничество с експерти от различни специализирани области прави работата ми особено вълнуваща. Комбинацията от иновация, стратегическо планиране и технологичен прогрес ме движи напред. Моята цел е разработването на устойчиви решения и продължаващото утвърждаване на MD като водещ технологичен партньор за свързани в мрежа автомобили.

Нека започнем с един от най-познатите сензори: радарния сензор.
Защо по-точно този сензор е толкова важен за съвременните автомобили?

Радарните сензори са от съществено значение за много функции за безопасност в съвременните автомобили, като адаптивно регулиране на скоростта и избягване на сблъсък. Те излъчват микровълни и измерват времето, необходимо на тези вълни да бъдат отразени от даден обект и след това отново да бъдат приети от сензора.

Въз основа на тази информация автомобилът може да изчисли разстоянието и скоростта на обектите в заобикалящата го среда. Има 3 категории радарни сензори: Long Range, Mid Range и Short Range с обхват от ок. 50 – 200 m

И кои са най-големите предимства и недостатъци на тази технология?

Голямо предимство е, че радарните сензори работят независимо от условията на осветеност. Така те са надеждни както през деня, така и през нощта, в дъжд или мъгла. Също така, те предлагат голям обхват, което ги прави идеални за функции като асистент за аварийно спиране. Най-големият недостатък обаче е, че предлагат по-ниска резолюция от камерите, например, което затруднява разпознаването на малки обекти.

Камерите са друга често използвана технология в автомобилите. Какво ги прави толкова ценни?

Камерите предлагат много висока резолюция и са особено полезни за разпознаването на пътни знаци, пътна маркировка и други детайли в заобикалящата среда. Те позволяват прецизно визуално регистриране, което е от решаващо значение в много системи, като например асистента за запазване на лентата. Камерите също са сравнително евтини и могат лесно да бъдат интегрирани в автомобили.

Какви обаче са предизвикателствата при използването на камери?

Най-големият недостатък е зависимостта им от условията на осветеност. Камерите не са толкова ефективни в тъмнина или лоши метеорологични условия, като силен дъжд или мъгла. Замърсените лещи също могат да нарушат функционалността.
Друг недостатък е, че камерите принципно могат да създават само 2D изображения. За да може все пак да се изобрази триизмерна среда, трябва данните от изображенията на поне 2 камери да се преизчислят в триизмерна картина. Това се прави с помощта на сложни алгоритми във високопроизводителни компютри за автомобили, което обаче винаги съдържа известен риск от погрешно тълкуване.

Технологията Lidar се среща все по-често през последните години, особено при разработването на автономни автомобили. Как функционира Lidar?

Lidar (Light Detection and Ranging) функционира чрез изпращане на лазерни лъчи, които срещат обектите и се връщат обратно. Чрез измерване на времето, необходимо на лазерния лъч да се върне обратно, Lidar може да създаде прецизно 3D изображение на заобикалящата среда. Тази технология дава възможност да се определят разстоянията до обектите с много висока точност.

Най-съвременната лидарна технология може дори да класифицира обекти, движещи се към или отдалечаващи се от автомобила, използвайки ефекта на Доплер.
По този начин скоростта и съответното разстояние до този обект могат да бъдат измерени и интерпретирани в реално време, което може да бъде изключително важно за автономното шофиране.

Кои са най-големите предимства и недостатъци на Lidar и защо е особено важен за автономните автомобили?

Основното предимство на Lidar е неговата висока прецизност и способността да предоставя много детайлни 3D изображения на заобикалящата среда. Той функционира също и при лошо осветление и следователно е независим от времето на деня. Това е особено важно за автономните автомобили, които изискват точно възприемане на заобикалящата ги среда.

Недостатъците обаче са високата цена и ограничената производителност при лоши метеорологични условия като дъжд или мъгла.
Също така, Lidar не може да различава цветовете и следователно не може да разпознае разликата между найлонова торбичка на пътя и неравност на пътя, например.

Ултразвуковите сензори често се използват за асистенти за паркиране. Какво могат тези сензори?

Ултразвуковите сензори излъчват звукови вълни и измерват времето, необходимо на тези вълни да се върнат обратно от обектите. Те са много подходящи за приложения на близко разстояние, като паркиране или откриване на препятствия на разстояние от ок. 15 cm до 5,5 m от автомобила.

Какви са предимствата и ограниченията на ултразвуковите сензори?

Най-голямото предимство са ниските разходи и лесната интеграция в автомобила. Те са идеални за къси разстояния и предлагат добра производителност при ниски скорости. Недостатъкът е, че работят само в ограничена област и не са толкова ефективни при по-високи скорости или по-големи разстояния.

Инфрачервените сензори играят роля в нощното виждане и безопасността. Какво е тяхното предимство пред другите технологии?

Инфрачервените сензори са особено ефективни при разпознаването на обекти в пълна тъмнина, тъй като се базират на топлинно излъчване. Тази технология може да разпознава пешеходци или животни, които са невидими за традиционните камери. Следователно те са много полезни в ситуации, в които други сензори може да откажат.

Има ли някакви недостатъци при използването на инфрачервени сензори?

Да, инфрачервените сензори предлагат по-ниска разделителна способност от камерите и не могат да уловят по-малките детайли толкова прецизно. Освен това те са по-скъпи от много други сензори, което донякъде ограничава употребата им в автомобилите, и по тази причина е по-вероятно да бъдат открити в сегмента на скъпите автомобили.

Какви предизвикателства произтичат от този голям брой сензори за пренос на данни в автомобилите?

Преносът на данни в автомобилите е сложно предизвикателство, тъй като сензорите трябва да обработват огромни количества данни в реално време. Широката честотна лента, ниската латентност и надеждното качество на сигнала са от решаващо значение. Електромагнитни смущения, температурни колебания и вибрации могат да повлияят на комуникацията. Освен това, интегрирането на различни сензори изисква единна стандартизация, за да се осигури безпроблемната им работа заедно. Ефективната обработка на данни е от съществено значение за оптимизиране на консумацията на енергия и производителността на системата. Само чрез иновативни технологии изискванията на съвременните автомобили, особено за автономно шофиране, могат да бъдат изпълнени безопасно и надеждно.

Хибридните решения ли са бъдещето?  Кои сензори трябва да се комбинират в съвременните автомобили, за да се постигне най-добър резултат?

По правило се използва комбинация от различни сензорни технологии, за да се увеличат максимално силните им страни и да се сведат до минимум слабите. Например, много автомобили комбинират радарни сензори с камери, за да осигурят както обхват, така и точност на детайлите. Lidar често се използва допълнително в автономни автомобили за създаване на още по-прецизно 3D изображение на заобикалящата среда.

Важно е да свържете различните сензори помежду им в мрежа, за да разработите цялостна и надеждна система за подпомагане на водача.

Това се нарича сливане на сензори или сливане на данни от сензори, т.е. обединяване на данните, за да може да се осъществи подробно разпознаване и възможно най-реалистичното тълкуване на заобикалящата среда в реално време. Целта е да се намали несигурността на отделните сензори и да се увеличи максимално информационното съдържание.

Каква роля играе MD ELEKTRONIK в бъдещото развитие в областта на сензорните технологии?

MD ELEKTRONIK играе централна роля, когато става дума за надеждна и дълготрайна връзка на сензори и контролери в автомобила. Във време, в което се инсталират все повече и повече сензори с все по-високи скорости на пренос на данни и по-сложни изисквания, нашият опит в сигурния пренос на сигнали и конфекционирането е по-търсен от всякога.

Ние внасяме нашата експертиза на ранен етап в процесите на разработка – заедно с производителите на полупроводници, разработчиците на контролери и други партньори. При това ние не разглеждаме само отделни компоненти, а по-скоро цялото техническо свързване – от чип до чип.

Нашата вертикална интеграция има особено висока добавена стойност: В допълнение към разработването на компоненти и процеси, ние изграждаме сами и нашите производствени съоръжения. Това ни позволява да реагираме особено гъвкаво на новите изисквания в сензорната технология и да предлагаме на нашите клиенти индивидуални решения на най-високо техническо ниво.

В MD конфекционираме проводникови групи и за целта комбинираме многожилни и коаксиални кабели, подходящи за автомобили, за да свържем всички видове сензори към бордовата мрежа.

Герд, много ти благодаря за вълнуващото интервю!