Moderne mikrobølgeradar og kjappe mikroprosessorer kan redde liv ved å holde fart og avstand – noen hakk sikrere enn det vi klarer selv …
Bildet øverst: Med moderne radar, styringsenhet og display vil du om noen år kunne få et langt bedre trafikkbilde enn i dag. (Foto: Continental)
Av Stein Bekkevold
Avansert RAdio Detection And Ranging. Og du har en avansert mikro-prosessor i mobilen. Så hva er nytt? Kapasitet – og hastighet. Radaren må kontinuerlig lese det totale trafikkbildet, og elektronikken må tolke signalene og sjekke dem mot alle andre signaler, bilene blir stadig mer elektroniske.
Bilprodusenter som BMW og Mercedes-Benz – og systemleverandører som Bosch og Continental – forsker på dette. Det er fortsatt en bit igjen til selvkjørende biler – om vi vil ha dem, så ingeniørene må årlig øke bilenes sikkerhetsnivå – i stadig tettere trafikk.
Helt til alle er selvkjørende blir de stadig sikrere, og elektronikk fra aerospace gjør jobben. Fullt selvkjørende biler krever omfattende overvåkingssystem med signalmaster langs alleveier og automatikk i alle biler, ingeniørene hos Continental (ContiTech) tviler …
Uansett: Teknikken som automatiserer bilen blir en mikroradar og en mikrocomputer.
Ultramoderne elektronikk gjør det mulig å bygge inn en 100% komplett datasentralpå bare noen få kvadratcentimeter. (Foto: Raspberry)
Radar
for bil er kraftig utviklet i tre tiår. Continental kom med verdens første system: I 1999 ba Mercedes om adaptiv cruise kontroll i nye S-Klasse. Systemet var det første med rekkevidde 150 meter, helt unikt. Radaren hadde eldre løsninger, systemet var stort og tungt; miniatyr-dimensjonene i dagens teknikk var ikke klare.
I dagens radar ligger all elektronikk på 15-20 cm2 – med mikrobølger. Continentals første hadde sender/mottager bak grillen, med styringsenhet. Alt veide 1,3 kilo og fikk plass i en skoeske. Ingeniørene var tilfreds med den løsningen.
Systemets fordel over infrarød deteksjon var at det var uberørt av lys- og siktforhold – også i tåke og mørke. Dagens system er ulikt den første generasjonen, fordi datasystemet er MYE mindre, smartere og billigere. Dagens sensorer har kraftige mikrobrikker som kjapt tolker alt fra antennen og kombinerer sensordata med info fra andre system, som kameraer. Alt skjer i sanntid.
Radarens ytre utstyr – sender og mottager – er blitt så lite og kraftig at det får plass i bilfronten. (Foto: Bosch)
Lav pris
Dagens høyeffektive system koster en brøkdel av det første og tar liten plass. Sensorene jobber på kortdistanse som ved parkering eller med filskiftevarsling på motorvei, og – for avstand opptil 300 meter – til smart cruise kontroll. I tillegg er alt så eksakt at det kan identifisere noe på svært stor avstand – i situasjoner som er uklare for våre øyne. Ved filbytte på motorvei kan systemet også se en MC kommende bakfra i høy fart – og varsle om alle fotgjengere i nærheten.
Mikrobølgeteknikk gjør det mulig med slik detaljidentifikasjon. Mikrobølger er et navn på elektromagnetisk stråling på 1 mm–30 cm, i den korte delen av frekvensområdet for radio. Enda kortere er de infrarøde (IR). Brist på stabile sendere med tilbehør gjorde at dette først ble ferdig sent i 2. verdenskrig, for militær radar.
Mikro
Ordet mikro betyr kort bølgelengde. Mikrobølger går i synsretning – i motsetning til lavfrekvent radio følger de ikke høydedrag eller terreng. De reflekteres heller ikke fra ionosfæren, og begrenses av synlig horisont ut til rundt 64 km.
I den øvre enden av frekvensbåndet absorberes bølgene av atmosfæren, det begrenser praktisk bruk til ca en kilometer. Og alt dette kommer av elektrisitet som driver noe – på mikronivå. Mikro er noe som er en millimeter eller mindre. I fysikken måles mye i nano-meter, en milliarddels meter. I dag jobber datateknikk på nanonivå – med mikro-elektronikk.
Det er lett å se viktigheten av radarvarsling her; kan du kjøre 100% trygt i tett trafikk i dis eller tusmørke uten radar – i 90 km/t – godt over 20 meter i sekundet? (Foto: BMW)
Mikroelektronikk
er en del av klassisk elektronikk, og er studie og mikrofabrikasjon av ekstremt små komponenter, i mikrometerskala eller mindre, nanometer. De bygges av halvledermaterialer, og er transistorer, kondensatorer, induktorer, motstander, dioder og isolatorer – og elektriske ledere. Dette krever spesialisert utstyr og blir dyrt.
Digitale integrerte kretser (IC) består av enorme mengder transistorer, motstander, dioder og kondensatorer. Analoge har dessuten motstander og kondensatorer. Da teknikkene ble bedre, sank antall komponenter. Dette forenklet utviklingen. Og ga oss mikromaskiner. Ett eksempel er Raspberry Pi, mye der likner (den hemmelige) teknikken i kommende bilsystem. Alle er kraftige enheter med Linux-operativsystem og kompakte porter – som et kredittkort.Model B (2012) har en 700 MHz enkeltkjernet 32-bit ARM11 CPU, en VideoCore IV GPU, 512 MB RAM og en 26-pinners GPIO-header. Den nyeste Pi 5 (2023) har en 2,4 GHzfirekjernet Cortex-A76 CPU, en VideoCore VII GPU, PCIe-støtte og alternativer for 2, 4, 8 eller 16 GB RAM. Helt fenomenale tall, sier de som kan dette.
RADAR
De sender elektromagnetiske bølger og har mottakerprosessorer som speiler det bestrålte. Elektromagnetisme er fysiske fenomen oppdaget av Faraday, Ampere – og Maxwell med sine fire ligninger (kalt Faraday, Ampere og Gauss E og B …). Radiobølger (pulserende eller kontinuerlige) reflekteres tilbake til mottakeren med informasjon om objektposisjon og -hastighet.
Militær radar ble videreutviklet i flere land før og under 2. verdenskrig. Svært viktig var den engelske hulroms-magnetronen (oppfinner Watson-Watt) med små system – oppløsning under en meter, dette var ultrahemmelig og styrket masteanleggene på kysten ved Kanalen. Systemet gjorde at UK vant Battle of Britain i 1940, da Göring skulle «knuse RAF». Det var hans Luftwaffe som ble knust.
