Радарная технология стала основополагающим типом датчиков в современных транспортных средствах, обеспечивая надёжное обнаружение объектов и измерение расстояния до них в различных условиях окружающей среды. По мере того, как автопроизводители стремятся к более высоким уровням автономности, радарные датчики распространяются не только спереди, но и по всему периметру автомобиля. Однако растущая плотность датчиков порождает новую проблему, которая до сих пор оставалась незамеченной: это всевозможные помехи для этих устройств. Хотя это пока не является широко распространённой особо критичной проблемой, риск помех между радарами становится всё более серьёзным по мере развития автомобильных систем помощи водителю. Если эту проблему не решить, она может привести к сбоям в восприятии, снижению производительности и, в конечном итоге, к снижению доверия к технологиям автономного вождения.
Пассивные методы предотвращения помех, такие как скачкообразное изменение частоты передачи, которые могли работать в прошлом, окажутся недостаточными с ростом числа современных автомобилей на дорогах, которые просто напичканы различной электроникой. На сегодняшний день эксперты сходятся во мнении, что помехи в работе радаров пока не являются критической проблемой для современных систем помощи водителю (ADAS). В большинстве современных серийных автомобилей радары используются в относительно редких конфигурациях, где взаимные помехи редки. Но в будущем они могут стать более серьёзными, особенно в условиях большого скопления транспортных средств с современными датчиками разной функциональной направленности, например, роботизированных такси и даже устройств службы доставки, передвигающихся по тротуарам.
Действительно, риск помех растёт пропорционально плотности автомобильного трафика, особенно в условиях интенсивного движения и низкой скорости, например, в пробках, где плотность автомобилей высока, а радарные модули, особенно передние и угловые, работают в непосредственной близости. Это становится ещё более актуальным, поскольку почти все современные автомобили оснащаются несколькими радарными модулями для обеспечения кругового обзора. Более высокие уровни автономности, особенно уровни 3 и 4, потребуют более сложных сенсорных стеков, часто с перекрывающимися полями обзора. При этом необходимо учитывать, как внутренние помехи (взаимные помехи радаров одного автомобиля), так и внешние помехи (радары соседних автомобилей).
Совместное взаимодействие между радарами одного транспортного средства довольно легко контролировать, поскольку радарные блоки контролируются одним и тем же объектом ЭБУ, а конфигурация схемы передачи задаётся производителем оригинального оборудования, как правило, с использованием временной области, частотной области и различных полей зрения радаров, установленных на автомобиле. Однако управление внешними помехами — более сложная задача. Для этого требуется обнаружение помех, их предотвращение путём изменения конфигураций передачи, смягчение последствий и сообщение о наличии помех в конкретном сеансе. Сейчас ещё часть информации с центрального блока управления передаётся во внешнюю среду (на удалённый сервер дата-центра или на близко находящиеся интеллектуальные юниты для периферийных вычислений), что тоже может создавать помехи.
Различные электромагнитные импульсы становятся ключевой проблемой в условиях плотной застройки, когда автомобили движутся в непосредственной близости друг от друга и от зданий, также оснащаемых всевозможной умной электроникой. Городские пробки, перегруженные перекрёстки и парковки особенно уязвимы в этом плане. По мере того, как радары будут применяться по всему периметру транспортного средства, риск помех в условиях плотного движения будет возрастать. Например, в условиях плотного движения задние и передние радары разных автомобилей могут создавать помехи друг другу. Подобные неожиданные накладки всегда представляют угрозу безопасности.
Более того, помехи могут не приводить к полному отказу радара, а лишь к незначительному ухудшению его характеристик, которое сложнее обнаружить и диагностировать. К таким проблемам относятся потеря разрешения, ложные эхо-сигналы, неправильная классификация объектов и задержка обнаружения. В системах визуализации с высоким разрешением такие помехи также могут существенно влиять на точность восприятия. Датчики и видеоустройства с высоким разрешением могут быть чувствительны к внешним шумам, что может привести к снижению разрешения или ложным срабатываниям. Однако, применяя проверенные методы борьбы с этим факторами, такие как те, что используются в обычных радиолокационных системах, есть возможность обеспечить условно стабильную работу при обнаружении и классификации объектов даже в сложных условиях.
Эта чувствительность делает бортовые системы с видеонаблюдением особенно уязвимыми, но они не исключение. Помехи могут влиять на работу стандартных устройств обнаружения других объектов дальнего и ближнего действия, особенно когда несколько транспортных средств используют радары схожей конфигурации, находясь в непосредственной близости друг от друга. В условиях плотной городской застройки традиционные методы (визуализация доплеровских спектров и анализ спектрограмм) не смогли подавить искажённые сигналы, не искажая при этом полезную информацию. Хотя современные алгоритмы стабильно превосходят традиционный подход, эффективно изолируя и устраняя помехи, сохраняя при этом точность передачи достоверных эхо-сигналов, но до идеальной работы в полевых условиях, пока далеко. Продуманное подавление помех критически важно для надёжной работы автомобильных систем в условиях будущего роста цифровой среды.
Для решения проблемы помех радарам отрасль использует широкий спектр стратегий, как на уровне датчиков, так и на уровне системы. К ним относятся разнесение модуляций, рандомизация формы сигнала и алгоритмическая компенсация. Для динамической адаптации к окружающим помехам сейчас начали использовать адаптивные методы модуляции, такие как скачкообразная перестройка по времени и частоте. Цель этих методов — сделать сигналы радаров более ортогональными сигналам соседних транспортных средств, снижая вероятность коллизий. Помехи, которых невозможно избежать, необходимо эффективно нейтрализовать, используя передовые алгоритмы обработки радиолокационных сигналов на системном уровне. Эта задача может решаться посредством встраивания наборов микросхем и которые могут быть адаптированы и интегрированы в модули. Но если в будущем будет разрешено увеличение выходной мощности или расширение полосы пропускания, может потребоваться другой уровень регулирование для предотвращения чрезмерных помех.
Заглядывая вперёд, все специалисты в области разработки автомобильных интеллектуальных систем сходятся во мнении, что необходимо предвидеть помехи в работе радаров и учитывать их при проектировании, особенно с учётом того, что более высокие уровни автономности требуют большей избыточности датчиков и надёжности в режиме реального времени. По мере увеличения плотности различных устройств в густонаселённых средах мегаполисов и всё большей зависимости транспортных средств от этих датчиков для выполнения основных функций управления, фильтрация и отсечение посторонних электромагнитных сигналов станет критически важным приоритетом.
