O radar digital resolverá os desafios de interferência ADAS emergentes?

A tecnologia que faz o ADAS funcionar, e que acabará por transportar nós na próxima fase, mais avançada de AVs comerciais, ainda tem sérias limitações.
Quando nossos carros freiam automaticamente para evitar um acidente, ou se acomodam em uma vaga de estacionamento apertada sem que nossas mãos toquem no volante, não vivenciamos isso como um milagre tecnológico tanto quanto a satisfação de uma expectativa do consumidor. Este fato é uma prova de quão longe avançamos no esforço em direção à mobilidade autônoma, que a instalação de sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS) se tornou silenciosamente um padrão da indústria na produção de veículos novos.

Mas a tecnologia que faz o ADAS funcionar, e que no final das contas nos levará para a próxima fase mais avançada dos AVs comerciais, ainda tem sérias limitações. Para alcançar o progresso contínuo e trazer a próxima geração de mobilidade, os OEMs e os desenvolvedores de sistema precisarão tomar decisões difíceis sobre onde focar. No final, algumas das tecnologias que foram fundamentais para nos trazer até este ponto podem precisar ser repensadas, ou mesmo substituídas —Se esperamos alcançar a próxima fase em um futuro previsível.

Entre os desafios imediatos para os desenvolvedores está o uso de radar no ADAS, que recentemente surgiu como uma causa de preocupação à medida que a tecnologia se tornou mais difundida. O radar é um componente essencial para obter uma detecção precisa em uma variedade de sistemas. É fundamental para detectar objetos à distância, bem como a velocidade na qual os pedestres ou outro veículo podem estar viajando.

Distância e velocidade podem ser os aspectos mais importantes de qualquer ADAS. À medida que o volume dos radares nas estradas aumenta, muitos especialistas se preocupam com a potencial interferência do sinal - um problema real e que seria inescrupuloso ignorar.

Interferência de radar

Devemos primeiro avaliar e entender o problema:o que exatamente é interferência de radar e qual é a extensão da dificuldade que ela representa para os desenvolvedores de AV?

A interferência do radar foi descrita como o "calcanhar de Aquiles" dos veículos automatizados e assistidos pelo motorista. A interferência de radar no contexto de AVs é surpreendentemente fácil de entender. Um emissor transmite um sinal que reflete em um objeto e é coletado e processado pelo receptor do radar. Mas quando dois ou mais sinais de radares separados se cruzam, eles podem interferir um no outro, causando inúmeras complicações.

A interferência levanta questões de segurança, visto que o radar é frequentemente um componente indispensável das capacidades de detecção do ADAS. Funções essenciais como assistência ao estacionamento, detecção de ponto cego, controle de cruzeiro adaptável, avisos de colisão frontal e freios de emergência automáticos são possíveis através do uso de radar.

A questão fica ainda mais complicada quando você considera que a última função está se tornando obrigatória em até 40 países, conforme adotado pela Comissão Econômica das Nações Unidas para a Europa (UNECE), China e, mais recentemente, os EUA.

O pior cenário é que o problema de interferência não será suficientemente mitigado antes que nossas estradas sejam preenchidas com veículos equipados com radar em apoio a mais implantações de ADAS, resultando potencialmente em acidentes evitáveis ​​e fatalidades devido à interferência de sinal. O fenômeno é conhecido como “congestionamento de radar”, ocorrendo quando muitos sinais de radar degradam o desempenho do sensor.

A interferência de radar pode ocorrer entre radares no mesmo veículo, bem como entre radares em veículos adjacentes. Se não fosse literalmente uma questão de vida ou morte, poderíamos ser capazes de apreciar a ironia de algo como isso acontecendo como resultado de um mandato global. A ironia é, claro, vidas estariam em perigo por uma tecnologia destinada a nos proteger.

Soluções possíveis

A possibilidade de ampla interferência do radar diminuindo a integridade dos recursos de segurança constitui um desafio muito real para os projetistas do ADAS. Ainda assim, não existe consenso da indústria para resolver o problema de interferência.

O setor automotivo está ciente dos problemas potenciais relacionados à interferência há quase uma década, informado por um relatório divulgado por um projeto com sede na Europa conhecido como MOSARIM (Mais Segurança para Todos por Mitigação de Interferência de Radar). O problema também foi estudado por várias agências, e a conclusão comum é que a interferência do radar representa pouca ou nenhuma ameaça em ambientes com poucos radares concorrentes.

Quando ocorre congestionamento, no entanto, a possibilidade de um erro aumenta enormemente.

Conforme afirmado em um relatório da National Highway Traffic Safety Administration, “sistemas que operam bem em ambientes com poucos outros radares podem sofrer degradação significativa de desempenho em ambientes congestionados por radar ... em cenários com muitos veículos operando radares na faixa de 76-81 GHz, o a potência de outros radares provavelmente excederá a potência dos ecos dos alvos necessários para um desempenho específico, em várias ordens de magnitude. ”

Até o momento, a indústria automobilística fez pouco mais do que confiar em um espectro de frequência alocado para veículos (a faixa de 76 a 81 GHz observada acima), deixando os detalhes para desenvolvedores de radares automotivos individuais. Isso apesar do fato de que todos devem operar juntos dentro desta largura de banda limitada. Infelizmente, regulamentar os desenvolvedores de radar seria difícil, e mesmo os melhores resultados provavelmente só surgiriam com o tempo, após superar a resistência da indústria.

A verdade é que a interferência do radar precisa ser mitigada agora, não mais tarde. O caminho mais lógico a seguir pode ser a reavaliação das tecnologias de radar atuais, determinando como essas tecnologias podem ser melhoradas ou se devem ser substituídas por tecnologias mais bem equipadas para lidar com a interferência.

Muitos veículos equipados com ADAS hoje usam tecnologias de onda contínua modulada em frequência (FMCW), ou “radar analógico”. Os sistemas baseados em FMCW não têm adaptabilidade para funcionar adequadamente em certos ambientes, incluindo aqueles congestionados com sinais de radar. Os radares FMCW atuais dependem de técnicas como salto de frequência e variação de tempo no lado da transmissão, bem como excisão no domínio do tempo na extremidade de recepção para mitigar a interferência mútua de radares próximos.

Essas técnicas, no entanto, têm suas limitações, e muitos radares analógicos ainda correm o risco de detectar um alvo “fantasma”, resultando em “alarmes falsos” que acionam a ativação desnecessária da frenagem automática.

Em contraste, as tecnologias de radar digital são nativamente melhores na mitigação de interferência em comparação com suas contrapartes analógicas.

Os radares digitais diferem dos sistemas analógicos em muitos aspectos, principalmente em seu código exclusivo para cada sinal de transmissão. Este é um elemento chave da modulação de código digital (DCM), permitindo que os radares distingam seu próprio sinal de vários outros sinais em ambientes congestionados.

Esse recurso é absolutamente crucial para a ampla adoção de tecnologias AVs e ADAS. Embora as técnicas de salto de frequência usadas por radares analógicos permaneçam problemáticas devido à disponibilidade de largura de banda e à falta de padronização, o radar digital é comparativamente ilimitado por meio do uso de 10 ¹⁸ diferentes códigos identificadores exclusivos. Na verdade, o DCM o torna inerentemente mais imune à interferência mútua, reduzindo os alvos fantasmas que podem desencadear uma ativação falsa de sistemas de frenagem automatizados.

Na ausência de regulamentações, a interferência do radar será, na melhor das hipóteses, um grande obstáculo à expansão da mobilidade autônoma. Na pior das hipóteses, isso cria extrema responsabilidade e preocupações com a segurança pública. Com a intervenção regulatória longe de ser certa, os OEMs e desenvolvedores precisarão reavaliar as tecnologias de radar instaladas em seus veículos. No mínimo, o papel potencial do radar digital na mitigação de interferência merece consideração séria.

–Max Liberman é vice-presidente da fornecedora de radar automotivo digital Uhnder Inc.

>> Este artigo foi publicado originalmente em nosso site irmão, EE Times.

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