Тепловой газ, обладающий чувством формы

Датчики, сканирующие пространство перед машиной, уже используются в серийных автомобилях. И экспериментальных систем в последнее время также появилось немало. Но все они, видимо, имеют недостатки, раз инженеры ищут новые методы решения той же задачи. На 9-ом международном форуме автомобильной электроники (Advanced Microsystems for Automotive Applications), прошедшем в Берлине с 17 по 18 марта 2005 года, компания Audi представила новинку в области безопасности – новый тип сенсорной системы, способной различать объекты перед автомобилем. Новая высокочувствительная система способна формировать трёхмерное изображение сцены перед транспортным средством. В основе технологии — источник модулированного инфракрасного излучения и датчик (он размещён позади ветрового стекла на уровне зеркала заднего вида), сделанный из новых фоточувствительных полупроводниковых элементов, известных как «Фотонные смешивающие устройства» (Photonic Mixer Devices, PMD). Эти устройства способны обрабатывать сигналы, возвращённые от множества точек предмета одновременно. По строению они похожи на обычные приборы с зарядовой связью (так называемые ПЗС-матрицы), используемые в видео— и фотокамерах, но способны «чувствовать» расстояние, как обычные матрицы ощущают яркость, передавая его как уровни серого. Они используют различия во времени, которое требуется лучам, чтобы вернуться от различных объектов сцены к каждому из чувствительных элементов матрицы PMD. Для вычисления объёмного изображения система сравнивает сигнал от каждого пикселя матрицы с опорным модулированным сигналом, поставляемым схемой излучателя. При этом электроника хорошо отделяет постороннюю инфракрасную засветку (например — от Солнца) от собственного сигнала. Поле зрения датчика по горизонтали составляет 32 градуса, а по вертикали — 8 градусов. Частота сканирования сцены — 200 герц, так что эта электроника способна уловить быстрые события. Разрешение в первом образце, смонтированном на реальной машине, составляет всего 64 х 16 точек, но и это можно считать огромным шагом вперёд, по сравнению с датчиками препятствий на основе радаров или ультразвуковых излучателей, которые способны лишь определять наличие объекта и расстояние до него. Между тем уже существуют датчики PMD с разрешением 160 х 120 пикселей. В прежних похожих по задаче проектах, как правило, инженеры использовали стереокамеры. Чтобы вычислить трёхмерную модель сцены перед машиной в этом случае, требовалось иметь на борту довольно мощный компьютер. Также известны системы на основе радаров. Но они, к примеру, хорошо отслеживают приближение к препятствию, и, в то же время, не способны фиксировать размеры объектов по горизонтали и вертикали. И широкий диапазон, и высокое разрешение системы PMD могут пригодиться в различных автомобильных устройствах, которые можно создать на базе нового типа машинного зрения. Это и система предотвращения столкновений при смене ряда, и активный круиз-контроль, способный удерживать машину в транспортном потоке, и системы помощи при парковке (тем более, что подобные датчики можно поставить «по кругу», обеспечивая полный обзор обстановки), и системы, увеличивающие безопасность движения в условиях плохой видимости. Технология PMD также имеет потенциал, чтобы увеличить безопасность пешеходов. Способность чувствовать форму предметов, позволяет электронике отличать людей от машин и включать систему торможения, если водитель не отреагировал вовремя на появление пешехода. Немецкие инженеры не говорят точно – как скоро новая система может оказаться в серийном производстве. Однако, собственно и развившая эту революционную аппаратуру, компания PMDTechnologies (она на 50% принадлежит Audi) уже предлагает покупателям целую линейку PMD-датчиков (отличающихся разрешением и другими параметрами) для целого диапазона применений – в робототехнике, системах безопасности, системах машинного зрения и так далее. А это значит, что автомобильный вариант системы едва ли долго будет «пылиться на полке».