O radar / lidar ainda funcionará quando todos os carros estiverem equipados com eles?


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Os carros autônomos dependem de câmeras, radar e lidar para reconhecer o ambiente ao seu redor. É claro que as câmeras não interferem uma com a outra, pois são sensores passivos. Como um sinal recebido diretamente de outro transmissor é muito mais forte que um sinal refletido de seu próprio transmissor, o que impede que os sinais transmitidos de um radar / lidar interfiram no receptor de outro?

O radar / lidar ainda funcionará quando todos os carros estiverem equipados com eles? Assumindo que sim, como isso será realizado?


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Não é necessariamente um problema se você estiver pegando outro emissor de radar. Esse é um sinal bastante forte de que há outro carro e também é "ativo" - mesmo que atualmente não esteja em movimento, o uso do radar é uma forte dica de que ele pode começar a se mover.
MSalters

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@MSalters - pegar outro emissor independente não oferece alcance, no entanto, nem sem bons osciladores referenciados em padrões nem mesmo doppler. Há muitos lugares em que você pode ter tráfego de frente para você, que não colidirá à medida que as ruas se curvarem.
Chris Stratton

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O que eu pessoalmente espero é que as comunicações de carro para carro com pseudo-bluetooth venham a existir antes que obliteremos completamente as larguras de banda do radar.
Carl Witthoft 14/06

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@CarlWitthoft Se por câmeras de infravermelho você quer dizer câmeras de imagem térmica, então sim. E eu sei como as câmeras funcionam, mas se um sistema de câmera precisa de iluminação para funcionar, não é um sistema passivo.
gre_gor

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Essa é uma boa pergunta: o número de sistemas Radar / Lidar ativos no cruzamento de rodovias congestionadas com 5 faixas em cada direção parece apresentar problemas muito maiores que o WiFi doméstico, que, mesmo em áreas urbanas densas, é estático.
RedGrittyBrick

Respostas:


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Você ficaria surpreso.

Este é realmente o tema das pesquisas em andamento e de várias dissertações de doutorado.

A questão de quais formas de onda e algoritmos de radar podem ser usados ​​para mitigar a interferência é muito discutida; em essência, no entanto, isso se divide no mesmo problema que qualquer sistema de comunicação ad-hoc.

Sistemas diferentes resolvem isso de maneira diferente; você pode fazer radares codificados, nos quais basicamente faz o mesmo que nos sistemas CDMA e divide seu espectro, dando a cada carro uma sequência de códigos sem colisões. O truque é coordenar esses códigos, mas uma fase de observação e detecção de colisão podem ser suficientes aqui.

O mais provável é ter sucesso na detecção e prevenção de colisões no tempo: basta observar o espectro das explosões de radar de seus vizinhos e (assumindo alguma regularidade), extrapolar quando elas não estiverem transmitindo. Use esse tempo.

Observe que o wifi resolve esse problema inerentemente, como descrito acima, de maneira temporal. De fato, você pode usar seus pacotes Wifi duas vezes como sinais de radar e fazer uma estimativa de radar em seus reflexos. E como o radar automotivo (802.11p) é uma coisa e os dados que você envia são conhecidos por você e também únicos, você pode se beneficiar das propriedades de correlação ortogonal de um radar codificado e da densidade espectral mais alta e, assim, aumentar a qualidade estimada de transmissão por tempo exclusivo.

Há uma dissertação que IMHO envelheceu bem nisso, e é Martin Braun: algoritmos de radar OFDM em redes de comunicação móvel , 2014.


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Alocação de frequência do @DavidK: nah. Você precisa ser adaptável. Você não pode dar a cada carro em potencial sua própria banda, nem encontrar um método para cada carro em um determinado raio. Simplesmente porque o radar é inerentemente um problema intenso de largura de banda, e o espectro é escasso hoje em dia.
Marcus Müller

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@ st2000 Por que você projetaria um radar para usar qualquer ciclo de trabalho menor que o possível? quanto maior o ciclo de trabalho, mais observações você obtém para construir seu modelo ou melhor sua estimativa única. Isso significa basicamente "se projetarmos um radar para ser muito abaixo do ideal, evitaremos o problema de colisão". (observe que há uma legislação que diz que seu ciclo de trabalho deve ser limitado, mas "uma fração de um por cento" realmente não lhe dará uma baixa probabilidade de colisão em um cenário lotado ... que aliás é o cenário em que você 'd quer um radar de trabalho).
Marcus Müller

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note que a probabilidade de colisão não é apenas o ciclo de trabalho. estocástico, você encontra mais algo parecido com o paradoxo do aniversário para intervalos contínuos de aniversário.
Marcus Müller

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Marcus, você não pode comparar a tecnologia CDMA ou Wifi com os requisitos da indústria automobilística. Você realmente vai apostar sua vida no pressuposto de que todos os outros carros ou dispositivos serão gentis e permanecerão no lugar deles? Um carro autônomo precisa desses dados em tempo hábil, diferentemente de uma linha de comunicação que pode suportar uma interrupção de um segundo.
Dorian

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Boa pergunta @ LastStar007, eu apenas assumi que o LIDAR ou RADAR de um carro só estaria interessado nas imediações. Digamos, 10 x a regra dos 2 segundos com um mínimo de 10 metros. De modo que, aproximadamente, um carro de 100 km / h ficaria a 0,25 milhas ou ~ 1320 pés à frente. Leva 0,00000268666 segundos para chegar tão longe e refletir novamente. Então você abre a janela por pelo menos esse tempo. Mesmo se você coletar uma amostra 100 vezes por segundo, sua janela estará aberta apenas por 0,0268666% do tempo. Seria raro ter colisões.
ST2000

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Esse é um problema bastante antigo na engenharia de radar, que data da era dos aviões a jato que carregavam armas e mísseis supersônicos. Este artigo da Wikipedia sobre compactação Chirp fornece algumas pistas sobre como o problema pode ser igualmente tratado na velocidade do automóvel.


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Bem-vindo ao EE.SE. Embora seja considerado bom vincular recursos duradouros como a Wikipedia, não é tão bom escrever nenhuma informação na própria resposta. Por favor, forneça um breve resumo do que é relevante no artigo da wiki para facilitar a leitura e fazer uma pesquisa no EE.SE com êxito.
Ariser

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Existem sistemas de radar e sonar militar que veem o mundo ao seu redor usando reflexos do radar / sonar do "outro cara". Eles existiam nos dias de 286 processadores Intel ... então isso pode ser feito muito mais barato hoje em dia quando um SOC ARM de US $ 5 é tão poderoso quanto um Cray XMP-48 de 1983 (a máquina que eu gerenciava na época ...)

Portanto, embora seja útil usar todo o domínio do tempo e a multiplexação do domínio de código, também é possível calcular a localização do outro emissor e usar o sinal dele para ver o mundo ao seu redor.

Eu sei que isso existia nos anos 80, como conhecia o engenheiro que o construiu para os militares e visitou sua loja. Era secreto então, agora não tanto.

Basicamente, chame vários emissores de "recurso" e siga em frente.



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Você conseguiu um cray nos anos 80? Eu não sou digno de estar neste reino!
Namphibian

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Em um nível primitivo de explicação, os radares funcionam enviando uma sequência definida de pulsos (assinatura) e aguardando uma sequência semelhante ser recebida. Isso fornece alta seletividade na presença de interferência ou ruído significativo.

Ao tornar as assinaturas de radar suficientemente longas e exclusivas, é possível permitir que vários radares coexistam no mesmo ambiente, onde cada radar pode distinguir sua própria assinatura, mesmo que outras assinaturas estejam presentes simultaneamente no sinal.


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Dois conjuntos de pulsos simultâneos na mesma faixa de frequência não se parecerão com um mashup irreconhecível?
Chao

Porém, os pulsos Lidar devem ser muito curtos, já que aqueles em cenários de direção automática enviam milhões de pulsos por segundo. Gostaria de saber quantos dados você pode realmente codificar em um pulso tão curto para criar um identificador único, enquanto ainda fornece energia suficiente para detectar o sinal refletido.
Adrian McCarthy

@cHao no. A correlação cruzada faz maravilhas. Bem, o design de código adequado funciona.
Hbbs

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Eu não acho que eles dependerão muito da tecnologia de radar, acho que isso é apenas um patch até que as câmeras e a IA sejam avançadas o suficiente para assumir o controle por completo (que, se é que a tecnologia será segura o suficiente para ser adotada em em grande escala).

Imagine que você poderia cegar silenciosamente todos os carros ao seu redor. Os recursos de hackers serão ilimitados. O que você pode fazer para impedir alguém de fazer isso?

Claro que você pode cegar uma câmera ou até o motorista, mas ele (ou o passageiro) saberá disso e tomará uma atitude.

Uma falha curta de uma rede CDMA ou Wifi pode passar despercebida. Um carro não pode esperar um segundo até obter dados novamente, os requisitos são muito mais altos.

Atualização Na verdade, eu não vejo um futuro de auto-condução . Muitos dispositivos "inteligentes" estão tornando nossa vida menos segura e menos privada dia a dia.

Penso que, no final, haverá uma condução centralizada, estradas bastante inteligentes que guiarão cada carro no trânsito.

Além disso, vejo muitos desconsiderando o poder do processamento de imagens, mesmo que eu ache que os carros nunca dirão usando apenas câmeras.

Em primeiro lugar, uma câmera possui uma enorme redundância. Não vejo como um olho de inseto pode melhor do que um olho humano.

  • "O radar pode ler a velocidade"

A câmera (uma ou mais) também pode ler a velocidade de um objeto. Em 3 direções.

  • "O radar pode ler a velocidade com grande precisão"

Não tenho certeza sobre esse ponto. Eu realmente não sei dizer a velocidade sem olhar para o velocímetro (o que não é preciso) e ainda estou dirigindo bem.

  • "As câmeras não podem ver no nevoeiro"

É verdade. Em seguida, dirija devagar pelo nevoeiro. Um pedestre ou um cachorro também não vê no nevoeiro o seu carro inteligente se aproximando.

É hilário como o CDMA ou o Wifi é fornecido como exemplo de compartilhamento da mesma largura de banda para um radar de carro. Você está usando o Arduino para executar o seu ABS?

Avançar os carros inteligentes é mais uma jogada de marketing. Não tornará as ruas mais seguras em um futuro próximo e as habilidades de condução das pessoas ficarão cada vez mais baixas. Eu nem sei como isso vai funcionar, você ganhou. não precisa de uma carteira de motorista, o carro o levará a todos os lugares?

Também vejo no documento de Marcus Brown vinculado por Marcus Muller como os carros inteligentes cooperarão de maneira agradável e honesta para evitar obstáculos e também compartilhar a largura de banda do radar. Que futuro maravilhoso!

Isso significa que um carro hacker russo poderia fazer meu carro pular fora da estrada a 100 km / h como uma opção melhor do que bater em um muro que só ele vê?


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@ Galaxy Exatamente como você vê à noite. Apenas indiquei que deveria ser algo que um supervisor humano possa detectar facilmente.
Dorian

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Eu estava apenas apontando que os casos de uso e a confiabilidade das câmeras são muito sensíveis às condições ambientais, seja falta de luz (noite) ou neblina etc. A precisão de um sistema de câmeras para calcular a distância é extremamente dependente dessas condições, portanto, não • veja o radar sendo completamente substituído por câmeras, independentemente de uma AI estar conectada ou não a elas.
Galaxy

3
@ Galaxy Os humanos não têm radares, têm olhos. Nosso sistema rodoviário é construído para luz visível. Não há como usar o radar para ler marcações de faixa e sinais de trânsito, por exemplo. Portanto, instalamos faróis, luzes traseiras e postes.
user71659

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Sua resposta realmente tenta justificar sua preferência por sistemas visuais, ignorando as limitações físicas da luz. Além disso, os múltiplos bilhões no valor de radares para automóveis construídos a cada ano e as estatísticas que dizem aqueles salvar vidas ser as centenas a cada ano , embora radar obrigatória para caminhões é uma coisa que ainda é relativamente novo na UE. Eu mencionei que o radar é obrigatório para caminhões na UE? Além disso, o cenário atacante ignora que as abordagens de aprendizado de máquina dos últimos dez anos levaram a algoritmos que podem ser facilmente desviados com, ao olho humano ...
Marcus Müller

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@ MarcusMüller Por favor, não misture falhas fatais com recursos triviais. Você está colocando a lógica de cabeça para baixo. Todos os recursos que você afirma que salvam vidas são adicionados à direção humana. Um radar obrigatório ou um sistema de chamada de emergência salvará uma vida somente quando houver perigo. Uma taxa de sucesso de 90% salvará vidas ameaçadas em 90%. Uma falha de um veículo autônomo matará alguém que não estava em perigo.
Dorian

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Esta não é uma resposta real, é apenas adicionar algumas melhorias à solução Marcus, as quais acho melhores, apenas adicionar outras tecnologias domésticas verificadas há muito tempo que podem ser usadas em aplicativos essenciais para a vida.

Você ficaria surpreso.

Este é realmente o tema das pesquisas em andamento e de várias dissertações de doutorado.

A questão de quais formas de onda e algoritmos de radar podem ser usados ​​para mitigar a interferência é muito discutida; em essência, no entanto, isso se divide no mesmo problema que qualquer campainha sem fio.

O mais provável é ter êxito na detecção e prevenção de colisões no tempo: basta observar a porta do vizinho e (assumindo alguma regularidade), extrapolar quando eles não tocarem a campainha. Use esse tempo.

Há uma dissertação que IMHO envelheceu bem nisso, e é Bradley Quadros: Dashbell: Um sistema de campainha inteligente de baixo custo para uso doméstico


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Eu acho que as oportunidades para que eles cooperem quando superam as dificuldades que causam um ao outro. Um simples aperto de mão, como eles se reconhecem e, em seguida, compartilhamento de informações e alocações de recursos ... Certamente, qualquer construção em qualquer densidade precisará incluir alguma troca de protocolo. Eles vão cooperar, não competir.

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