طور فريق بحثي من مهندسي الكهرباء في جامعة كاليفورنيا الأمريكية، طريقةً ذكيةً لتحسين قدرة أجهزة استشعار الرادار في السيارات الذاتية القيادة على التصوير، بحيث تتنبأ بدقة في شكل وحجم الأشياء في الطريق، مما يمكنها من الرؤية بوضوح والقيادة بأمان، بغض النظر عن حالة الطقس.
وذكر موقع Tech Xplore العلمي، اليوم الأربعاء، أن الظروف الجوية القاسية تشكل تحديًا للسيارات الذاتية القيادة، حيث تعتمد هذه المركبات على تقنية مثل الليدار (تحديد المدى عن طريق الضوء أو الليزر) والرادار ”لمشاهدة الطريق والتنقل“، لكن لكل منهما عيوبه.
ففي نظام الليدار الذي يعمل عن طريق ارتداد أشعة الليزر عن الأجسام المحيطة، يتم رسم صورة ثلاثية الأبعاد وعالية الدقة في يوم صاف، لكنه لا يرى في حالة وجود الضباب أو الغبار أو المطر أو الثلج، أما نظام الرادار الذي ينقل موجات الراديو، فيمكنه الرؤية في جميع الأحوال الجوية، ولكنه لا يلتقط سوى صورة جزئية لمشهد الطريق.
لذلك عمل الباحثون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو الأمريكية، على إدخال تقنية جديدة تحسن من عمل هذين النظامين، وقال دينيش بهارديا الباحث المشارك في التطوير ”يمكن دمج نظامي الليدار والرادار في تقنيتنا الجديدة، لتحقيق تصور أفضل خلال الطقس السيئ لقيادة السيارات ذاتية القيادة بأمان“.
ويتكون النظام من خوارزميات جديدة لأجهزة استشعار الرادار، حيث يتم وضع جهازي رادار على غطاء محرك السيارة، ويبعد كل منهما عن الآخر بمسافة 1.5 متر.
وأوضح الباحثون، أن وضع جهازي استشعار للرادار بهذه الطريقة يُعد مثالياً لتمكين النظام من رؤية مساحة وتفاصيل أكثر من جهاز استشعار رادار واحد.
وأثناء اختبار النظام إضافة إلى مستشعر الليدار، في الطقس الصافي، تمكن من تحديد أبعاد السيارات التي تتحرك في حركة المرور، وعمل بشكل جيد عند اختباره في الليل وفي ظروف الطقس الضبابي.
وشرح الفريق البحثي، أن الرادار التقليدي يعاني من ضعف جودة التصوير؛ لأنه يعكس جزءاً صغيراً من الإشارات إلى المستشعر، حيث نتيجة لذلك تظهر المركبات، والمشاة والأشياء الأخرى كمجموعة متفرقة من النقاط، لذا فإن إدراكه للطريق ضعيف.
من جانبه قال كشيتيز بانسال الباحث المشارك في الدراسة، ”يمكن أن تكون هناك سيارات أخرى في البيئة المحيطة ولا تراها أجهزة الرادار، لذا فإن إنشاء أجهزة رادار متعددة ستحسن من إدراكها، عن طريق زيادة عدد النقاط التي تعكس الإشارات“.
وتابع بانسال أنه ”من خلال وجود أجهزة رادار في مواقع مختلفة مع مجال رؤية متداخل، فإننا نعمل على إنشاء منطقة عالية الدقة، مع احتمال كبير لاكتشاف الأشياء الموجودة في البيئة المحيطة“.
قصة جهازي الرادار
ويتغلب النظام الجديد على مشكلة أخرى مع الرادار، وهي الضوضاء، حيث من الشائع رؤية نقاط عشوائية، لا تنتمي إلى أي أجسام، وتظهر في صور الرادار، كما يلتقط الرادار، ما يسمى بإشارات رجع الصدى، وهي انعكاسات لموجات راديو ليست مباشرة من الأجسام التي يتم الكشف عنها.
وبيّن الفريق البحثي، أن المزيد من أجهزة الرادار يعني المزيد من الضوضاء، لذلك تم تطوير خوارزميات جديدة يمكن أن تدمج المعلومات من جهازي استشعار رادار مختلفين معًا وإنتاج صورة جديدة خالية من الضوضاء.
كما أنشأ الباحثون مجموعات بيانات لتدريب الخوارزميات على جمع الإشارات من جهازي الرادار، وتتكون مجموعات البيانات من 54000 ألف إشعار، لمشاهد القيادة خلال النهار والليل وفي حركة المرور الحية، وفي ظروف تحاكي الطقس الضبابي.
وسيتضمن العمل المستقبلي، جمع المزيد من البيانات في الطقس الممطر، حيث لفعل هذا يحتاج الباحثون أولاً إلى بناء أغطية حماية أفضل لأجهزتهم.
ويعمل الفريق الآن مع شركة تويوتا اليابانية للسيارات، لدمج تقنية الرادار الجديدة مع كاميرات المركبات الذاتية القيادة، حيث قالوا ”إن هذا يمكن أن يحل محل الليدار“.
ومن المقرر أن يعرض الباحثون تقنيتهم في مؤتمر Sensys لأنظمة الاستشعار والأجهزة الذكية، والذي يعقد حالياً في مدينة يوكوهاما اليابانية.