Jak důležité jsou senzory pro autonomní vozidla?

Gerde, řekni prosím něco o sobě. Co tě na tvé práci nejvíc baví?

Jmenuji se Gerd Mittermaier, jsem globální viceprezident společnosti MD a od roku 2013 mám na starosti produktový management, řízení projektů, výzkum a vývoj a patenty. Má profesní dráha je spojena s polovodičovým průmyslem, kde jsem získal cenné zkušenosti s vývojem a zaváděním technologických inovací.

Fascinuje mě zejména dynamika automobilového průmyslu a možnost aktivně se podílet na utváření moderních řešení pro přenos dat ve vozidlech. Mým hlavním úkolem je včasné rozpoznání technologických trendů, vývoj nových produktů a jejich efektivní vedení od nápadu až po uvedení na trh.

Díky úzké spolupráci s odborníky z různých specializovaných oblastí je moje práce mimořádně zajímavá. Nejvíc mě na tom baví kombinace inovací, strategického plánování a technologického pokroku. Mým cílem je vyvíjet udržitelná řešení a být posilou MD jako předního technologického partnera pro propojená vozidla.

Začněme jedním z nejznámějších senzorů, radarovým senzorem.
Proč je tento senzor pro moderní vozidla tak důležitý?

Radarové senzory jsou nezbytné pro mnoho bezpečnostních funkcí moderních vozidel, jako je adaptivní tempomat a protikolizní systém. Vysílají mikrovlny a měří, jak dlouho trvá, než se tyto vlny odrazí od objektu a poté se opět vrátí k senzoru.

Na základě těchto informací může vozidlo vypočítat vzdálenost a rychlost objektů ve své blízkosti. Existují 3 kategorie radarových senzorů: Long Range, Mid Range a Short Range s rozsahy snímání od cca 50 do 200 m

A jaké jsou největší výhody a nevýhody této technologie?

Jednou z hlavních výhod je, že radarové senzory pracují nezávisle na světelných podmínkách. Jsou proto spolehlivé ve dne i v noci, za deště i mlhy. Mají také velký dosah, což je ideální pro funkce, jako jsou asistenti nouzového brzdění. Jejich největší nevýhodou je však nižší rozlišení než například u fotoaparátů, což znesnadňuje detekci malých objektů.

Další často používanou technologií ve vozidlech jsou kamery. Proč jsou tak užitečné?

Kamery mají velmi vysoké rozlišení a jsou užitečné zejména pro rozpoznávání dopravních značek, značení jízdních pruhů a dalších detailů v okolí. Umožňují přesnou vizuální detekci, která má zásadní význam v mnoha systémech, například u asistenta sledování jízdního pruhu. Kamery jsou také relativně levné a do vozidel je lze snadno integrovat.

Při používání kamer se ale musíme vypořádat i s problémy, ne?

Největší nevýhodou je jejich závislost na světelných podmínkách. Za nepříznivých povětrnostních podmínek, jako je silný déšť nebo mlha, nejsou kamery tak efektivní. Funkci mohou zhoršit také znečištěné čočky.
Další nevýhodou je, že kamery mohou vytvářet pouze 2D snímky. Aby však bylo možné zobrazit trojrozměrné prostředí, musí být obrazová data z nejméně 2 kamer převedena na trojrozměrný obraz. To se provádí pomocí složitých algoritmů ve vysoce výkonných vozidlových počítačích, ale vždy existuje určité riziko chybné interpretace.

V posledních letech se stala velmi důležitou LiDAR technologie, zejména v oblasti vývoje autonomních vozidel. Jak LiDAR funguje?

LiDAR (Light Detection and Ranging) funguje tak, že vysílá laserové paprsky, které se odrážejí zpět, když narazí na okolní objekty. Měřením doby, za kterou se laserový paprsek vrátí zpět, může LiDAR vytvořit přesný 3D obraz okolí. Tato technologie umožňuje vypočítat vzdálenosti k objektům s velmi vysokou přesností.

Nejmodernější LiDAR technologie dokáže pomocí Dopplerova jevu dokonce identifikovat objekty, které se pohybují směrem k vozidlu nebo od něj.
Rychlost a příslušnou vzdálenost k tomuto objektu tak lze měřit a interpretovat v reálném čase, což může mít obrovský význam pro autonomní řízení.

Jaké jsou hlavní výhody a nevýhody LiDARu a proč je důležitý zejména pro autonomní vozidla?

Hlavní výhodou LiDARu je jeho vysoká přesnost a schopnost poskytovat velmi detailní 3D snímky okolí. Funguje i za zhoršených světelných podmínek, a je proto nezávislý na denní době. To je důležité zejména pro autonomní vozidla, která vyžadují přesnou detekci svého okolí.

Nevýhodou jsou však vysoké náklady a omezený výkon za špatných povětrnostních podmínek, jako je déšť nebo mlha.
LiDAR také není schopen rozlišovat barvy, a proto nedokáže odlišit například plastový pytel ležící na silnici od nerovnosti vozovky.

Ultrazvukové senzory se často používají pro parkovací asistenty. Co dokážou tyto senzory?

Ultrazvukové senzory vysílají zvukové vlny a měří dobu, za kterou se tyto vlny vrátí od objektů. Velmi dobře se hodí pro použití na krátkou vzdálenost, jako je parkování nebo detekce překážek ve vzdálenosti přibližně 15 cm až 5,5 m od vozidla.

Jaké výhody a jaká omezení mají ultrazvukové senzory?

Největší výhodou je nízká cena a snadná integrace do vozidla. Jsou ideální pro krátké vzdálenosti a nabízejí dobrý výkon při nízkých rychlostech. Nevýhodou je, že fungují pouze v omezeném rozsahu a nejsou tak účinné při vyšších rychlostech nebo na větší vzdálenosti.

Infračervené senzory hrají roli v nočním vidění a vnímání bezpečnosti. Jaká je jejich výhoda oproti jiným technologiím?

Infračervené senzory jsou obzvláště účinné při detekci objektů v úplné tmě, protože jsou založeny na tepelném záření. Tato technologie dokáže rozpoznat chodce nebo zvířata, kteří jsou pro běžné kamery neviditelní. Jsou proto velmi užitečné v situacích, kdy by jiné senzory mohly selhat.

Má použití infračervených senzorů nějaké nevýhody?

Ano, infračervené senzory mají nižší rozlišení než kamery a nedokážou tak přesně zachytit menší detaily. Jsou také dražší než mnohé jiné senzory, což poněkud omezuje jejich rozšíření ve vozidlech, a proto se s nimi setkáme spíše v segmentu vozidel vyšší cenové kategorie.

Jaké výzvy představuje toto množství senzorů pro přenos dat v automobilech?

Přenos dat ve vozidle je složitá výzva, protože senzory musí zpracovávat obrovské množství dat v reálném čase. Klíčová je vysoká šířka pásma, nízká latence a spolehlivá kvalita signálu. Komunikaci mohou ovlivnit elektromagnetická rušení, kolísání teploty a vibrace. Integrace různých senzorů navíc vyžaduje jednotnou standardizaci, aby byla zajištěna bezproblémová spolupráce. Pro optimalizaci spotřeby energie a výkonu systému je nezbytné efektivní zpracování dat. Požadavky moderních vozidel, zejména pro autonomní řízení, mohou bezpečně a spolehlivě plnit pouze inovativní technologie.

Budoucnost je tedy v hybridních řešeních?  Jaké senzory by se měly v moderních vozidlech kombinovat pro dosažení nejlepšího výsledku?

Aby se maximalizovaly příslušné silné stránky a minimalizovaly slabiny, zpravidla se používá kombinace různých senzorových technologií. Aby byl zajištěn dosah i přesnost detailů, mnoho vozidel například kombinuje radarové senzory s kamerami. LiDAR se často používá také v autonomních vozidlech k vytvoření ještě přesnějšího 3D snímku okolí.

Pro vytvoření komplexního a spolehlivého asistenčního systému řidiče je důležité vzájemně propojit různé senzory.

V tomto případě se hovoří o fúzi senzorů nebo fúzi dat senzorů, tj. sloučení dat, aby bylo možné vypočítat detailní detekci a co nejrealističtější interpretaci prostředí v reálném čase. Cílem je snížit nejistoty jednotlivých senzorů a maximalizovat informační obsah.

Jakou roli bude hrát společnost MD ELEKTRONIK v budoucím vývoji v oblasti senzorové techniky?

MD ELEKTRONIK hraje ústřední roli, pokud jde o spolehlivé a dlouhodobě stabilní spojení senzorů a řídicích jednotek ve vozidle. V době, kdy se do vozidel instaluje stále více senzorů s vyššími rychlostmi přenosu dat a se složitějšími požadavky, je naše zkušenost v oblasti bezpečného přenosu signálů a konfekce žádanější než kdy dříve.

Ve vývojových procesech uplatňujeme své odborné znalosti již v rané fázi, společně s výrobci polovodičů, vývojáři řídicích jednotek a dalšími partnery. Nedíváme se jen na jednotlivé komponenty, ale na celé technické spojení – od čipu k čipu.

Zvláštní přidanou hodnotu představuje naše vertikální integrace: Kromě vývoje komponent a procesů vytváříme také vlastní výrobní zařízení. To nám umožňuje mimořádně pružně reagovat na nové požadavky v oblasti senzorové techniky a nabízet našim zákazníkům individuální řešení na nejvyšší technické úrovni.

Ve společnosti MD vyrábíme kabelové sestavy a kombinujeme vícežilové a koaxiální kabely do automobilů pro připojení všech typů senzorů k palubní síti vozidla.

Gerde, moc děkuji za zajímavý rozhovor!