طور باحثون في جامعة تل أبيب رادارًا يعمل على تطوير تكنولوجيا المركبات الذكية والمستقلة بشكل كبير

النظام قادر على العمل بكفاءة ودقة حتى مع عرض نطاق ترددي أقل 100 مرة مما هو مطلوب اليوم، ويمكنه تمييز الأشياء المخفية، مثل طفل يندفع على الطريق خلف سيارة متوقفة أو سيارة تخرج بسرعة من الزاوية. ونشرت الدراسة في نهاية هذا الأسبوع في مجلة Nature Communications

طور باحثون في جامعة تل أبيب، بقيادة البروفيسور بافيل جينزبرج من كلية الهندسة الكهربائية في كلية الهندسة، نوعًا جديدًا من الرادار قادر على التمييز بين الأجسام ذات الدقة العالية للغاية حتى عند العمل على نطاق ترددي 100 مرة أصغر مما تتطلبه التقنيات الحالية. يتمتع هذا الرادار الذي سيتم دمجه في مركبة ذكية أو ذاتية القيادة بالعديد من المزايا المهمة: بفضل الدقة العالية، فهو قادر على التحذير من الأشياء المخفية عن الأنظار - مثل، على سبيل المثال، طفل ينفجر في الطريق خلف سيارة سيارة؛ وبفضل عرض النطاق الترددي المنخفض، يعد تشغيله رخيصًا نسبيًا، ولا يتعارض مع تشغيل الأجهزة الأخرى في البيئة - مثل الرادارات المماثلة المثبتة في السيارات الأخرى.

وشارك في الدراسة طالب الدكتوراه فيتالي كوزلوف من مختبر البروفيسور جينزبرج. تم نشر المقال أواخر الأسبوع الماضي في مجلة Nature Communications.

"تحتوي السيارات الذكية و/أو ذاتية القيادة، في الحاضر والمستقبل، على عدد كبير من أنواع مختلفة من وسائل الاستشعار، التي تحل محل حواس السائق البشري (بل وتتفوق عليها في بعض الأحيان)، وتسمح للمركبة بتوجيه نفسها في الفضاء، " يشرح البروفيسور جينزبرج. "من بين أمور أخرى، تم دمج السيارة الذكية مع أجهزة الرادار التي تكتشف الأجسام الموجودة أمام السيارة حتى في ظروف الضباب أو المطر أو الظلام أو الشمس الساطعة، وقياس المسافة إلى الجسم (شخص، سيارة، شجرة ... )، وحتى إرسال تنبيه للفرامل إذا لزم الأمر. وتسمى قدرة الرادار على التمييز بين الأجسام المختلفة القريبة من بعضها البعض بالدقة، ويمكن للرادار عالي الدقة أيضًا التمييز بين الأجسام التي تبدو مخفية بواسطة كائنات أخرى. مثل هذا الرادار قادر، على سبيل المثال، على رصد طفل على وشك الاندفاع إلى الطريق خلف سيارة متوقفة، وإرسال أمر بالفرملة الفورية.

ويضيف فيتالي كوزلوف: "على الرغم من وجود تقنيات رادارية عالية الدقة اليوم، إلا أنها تعتمد جميعها على النطاق الترددي العالي - أي أن الرادار يجب أن يرسل ويستقبل الإشارات في نطاق ترددي كبير. تشكل هذه الحقيقة صعوبات بالنسبة للمركبة المستقلة: توجد اليوم بالفعل كثافة من ترددات الإرسال في الهواء، وبالتالي فإن استخدام النطاق الترددي العالي يعد مكلفًا، وقد يتداخل أيضًا مع نشاط الأجهزة الأخرى في البيئة - وخاصة الرادارات المثبتة في أماكن أخرى سيارات ذاتية القيادة. في الواقع، بدون حل للمشكلة، ستواجه العديد من المركبات ذاتية القيادة صعوبة في التحرك جنبًا إلى جنب على الطرق. لقد تناولنا الموضوع من اتجاه جديد تمامًا، لم تتم تجربته حتى الآن: تطبيق المبادئ من مجال البصريات على الرادارات. يعتمد هذا على فهم أن كلا من الضوء الذي تتعامل معه البصريات وإشارات الرادار عبارة عن موجات كهرومغناطيسية، والتي تختلف عن بعضها البعض بشكل رئيسي في الطول الموجي: في البصريات يتعلق الأمر بأطوال موجية نانومترية، بينما تستخدم الرادارات ترددات جيجا كيراتز - الأطوال الموجية تقاس بالملليمتر أو السنتيمتر."

على وجه التحديد، اعتمد الباحثون على مبدأ التماسك المستعار من البصريات، والمستخدم، من بين أمور أخرى، في أجهزة التصوير OCT (التصوير المقطعي البصري المترابط)، والتي تتيح تصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة للأنسجة البيولوجية الديناميكية. يقول البروفيسور جينزبرج: "لقد أدركنا أن هناك تشابهًا في التعقيد والديناميكية بين الأنسجة البيولوجية وحركة المركبات على الطريق، وبالتالي فإن الحل لإنشاء صورة عالية الجودة قد يكون مشابهًا أيضًا". لذلك، يعتمد الرادار الجديد، المستوحى من جهاز OCT، على خاصية التماسك الجزئي للإشعاع الكهرومغناطيسي.

واستنادًا إلى هذا المفهوم الرائد، قام الباحثون ببناء جهاز رادار، وطوروا نموذجًا نظريًا له، واختبروا في المختبر مدى التوافق بين الأجهزة والنظرية. ولغرض التجربة، قاموا بوضع لوحتين معدنيتين (أهداف) على مسافة حوالي 32 سم من بعضهما البعض، وحتى واحدة خلف الأخرى، وتأكدوا من ما يلزم الرادار للتمييز بينهما. يقول فيتالي كوزلوف: "يحتاج الرادار العادي إلى نطاق ترددي يبلغ حوالي 500 ميجاهرتز للتمييز بين هدفين من هذا القبيل". "لقد استقر رادارنا على هذا مع عرض نطاق ترددي أقل من 30 ميجاهرتز. أكثر من ذلك: وفقاً للنظرية التي طورناها، والتي ثبت توافقها مع التجربة، يمكن أن يكون عرض النطاق الترددي صغيراً كما نريد، وستبقى الدقة عالية. وذلك لأن قدرة الفصل (الدقة) في رادارنا لا تتعلق على الإطلاق بعرض النطاق الترددي، ولكنها تعتمد على مبدأ فيزيائي مختلف تمامًا."

ويخلص البروفيسور جينزبرج إلى القول: "على عكس جميع تقنيات الرادار الحالية، تسمح طريقتنا للرادار بالتمييز بين الأشياء ذات الدقة العالية، دون الحاجة إلى عرض نطاق ترددي مرتفع ومكلف". "هذا حل مبتكر لمشكلة أساسية في التكنولوجيا المستقبلية للمركبات ذاتية القيادة. سيكون الرادار الذي سيتم تطويره بناءً على طريقتنا مناسبًا ورخيصًا نسبيًا في التشغيل، وسيسمح للعديد من المركبات ذاتية القيادة بالتحرك جنبًا إلى جنب بأمان، ودون التدخل في الرادارات الأخرى العاملة في المنطقة المجاورة."

للمادة العلمية