Yksi tutka sekä tiedonsiirtoon että havaitsemiseen

Autonomisten ajoneuvojen ja verkottuneiden autojen aloilla "Integrated Sensing and Communication (ISAC)" – seuraavan sukupolven liikkuvuusteknologia, jonka avulla ajoneuvot voivat havaita (tunnistaa) ympäristöään ja samanaikaisesti vaihtaa (kommunikoida) tietoja (kommunikoida) muiden ajoneuvojen tai tieinfrastruktuurin kanssa – on olennaista.

Perinteiset lähestymistavat vaativat kuitenkin useita signaalinkäsittely-yksiköitä lähetettävän datan määrän kasvaessa, mikä tekee järjestelmästä monimutkaisemman ja lisää dramaattisesti laskennallista kuormitusta.

Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technologyn (DKIST) vanhemman tutkijat Bongseok Kimin johtama tiimi saavutti läpimurron tämän haasteen ratkaisemisessa soveltamalla autojen tutkavastaanoton signaaleihin "murtolukuista Fourier-muunnosta (FRFT)" – matemaattista tekniikkaa monimutkaisten, ajan myötä taajuuden muuttuvien signaalien tarkkaan analysointiin.

Tiimi kehitti menetelmän, joka keskittää hajautetun signaalienergian yhteen pisteeseen, mikä mahdollistaa tehokkaamman informaation poiminnan. Tämän seurauksena viestintätiedot voidaan tunnistaa nopeasti ja tarkasti käyttämällä vain yhtä vastaanottimen prosessointirakennetta ilman, että tarvitaan monimutkaista useiden signaalinkäsittely-yksiköiden järjestelyä.

Tutkimusryhmä suoritti kokeita simuloimalla 77 GHz:n taajuusalueella toimivaa autojen tutkaympäristöä, jossa ajettiin 240 km/h nopeudella ja radioaaltojen heijastusolosuhteet olivat monimutkaiset.

Tulokset osoittivat, että ehdotettu teknologia tarjosi huomattavasti vakaamman tiedonsiirtosuorituskyvyn kuin perinteiset lähestymistavat ja samalla paransi sekä kohteen etäisyyden mittaus- että havaitsemissuorituskykyä kompensoimalla tutkasignaalin leviämistä.

Erityisesti jopa epäsuotuisissa olosuhteissa, joissa liikutaan suurella nopeudella ympäristöissä, joissa monitie-eteneminen on voimakasta, teknologia mittasi etäisyyksiä alle 1 metrin virheellä ja saavutti lähes 100 %:n kohteen havaitsemisasteen, kun riittävä signaalitaso varmistettiin.

Koska menettelyä voidaan soveltaa ilman, että olemassa olevien autojen tutkajärjestelmien laitteistorakennetta tarvitsee olennaisesti muuttaa, teknologian odotetaan tulevan laajasti sovellettavaksi eri aloilla, kuten autonomisissa ajoneuvoissa, verkottuneissa autoissa, droneissa ja miehittämättömissä ajoneuvoissa.

Edelleen DKIST:n toinen tutkijaryhmä kehittivät tutka-algortimin, joka skannaa ensin koko ”kartan” ja zoomaa sitten kiinnostavaan kohteeseen. Tutkijoiden mukaan menettely vähentää tutkateknologian laskentakuormaa 88 %.

Aiheesta aiemmin:

Tutkasiru 6G-integroituun sensori- ja viestintätekniikkaan

Tarkkuutta autonomiseen ajoon ja kuljetukseen

Tutka tehostuu kvanttisesti ja interferenssillä