Radar: Ứng dụng kỹ thuật mới nhất cho xe tự hành

Share:
Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
(minh hoạ: Wikispeedia)

Nói về cảm biến, radar có thể được xem là công nghệ xuất hiện sớm nhất, từ hàng thế kỷ nay. Thế nhưng, nhiều hãng xe hơi vẫn đang tìm cách để tối ưu khả năng vận hành của chúng, từ đó giúp giảm sự can thiệp của con người vào quá trình vận hành các phương tiện, mở ra kỷ nguyên phát triển mạnh mẽ cho những chiếc xe tự lái. Gần như, những chiếc radar chưa bao giờ bị lỗi thời, bất chấp ngày càng có nhiều công nghệ mạnh mẽ hơn giúp máy móc có thể phát hiện được vật thể và môi trường xung quanh.

(ảnh: Wikimedia Commons)

Sự xuất hiện của radar

Những nền tảng đầu tiên của radar xuất hiện vào những năm 1886-1888, khi nhà khoa học người Đức, Heinrich Hertz đã tiến hành nhiều thử nghiệm với sóng điện từ và sóng radio dựa trên phương trình của James Cleck Maxwell.

Nhà khoa học Robert Watson-Watt đứng cjanh một hệ thống radar. (ảnh: Science Museum)

Ứng dụng những nghiên cứu này, đến năm 1935, ông Robert Watson-Watt đã chế tạo thành công hệ thống radar hoàn chỉnh dành cho mục đích phát hiện máy bay từ xa. Chính sáng chế này của ông đã giúp cho nước Anh chủ động chống lại những cuộc tấn công bằng máy bay của quân Đức trong Chiến tranh Thế giới thứ Hai. Cũng nhờ radar, phe Đồng minh cũng đã thu được nhiều chiến thắng cực kỳ quan trọng.

Ngày nay, công nghệ radar không chỉ được dùng cho mục đích quân sự, mà nó còn được dân sự hoá trong đời sống. Chúng trở thành thứ không thể thiếu để đảm bảo sự an toàn khi một hệ thống hoạt động, và ngày càng trở nên gần gũi với chúng ta hơn.

Lấy ví dụ, nhiều công ty đã phát triển công nghệ này bằng cách cải tiến cả phần cứng và phần mềm để giúp những người đi bộ hay đạp xe đạp được an toàn khi lưu thông. Số ca tử vong của những người đi bộ tại Mỹ đã tăng lên trong vài năm trở lại đây, bất chấp cự ly di chuyển của họ là không hề nhiều.

Công nghệ radar sẽ giúp người ta gia tăng khả năng tự chủ khi di chuyển, cảnh báo va chạm hoặc phát hiện các điểm mù. Radar được lắp trên các phương tiện như xe hơi thậm chí còn giúp xe có thể tự lái và tự thắng một cách an toàn, trong khi chỉ cần rất ít sự can thiệp của con người.

Cảm biến radar giúp xe có thể tự thắng khi tiến đến quá gần vật cản. (ảnh: Wikimedia Commons)

Mobileye, một công ty con của Intel, đang nghiên cứu để tạo ra những con chip có antenna siêu nhỏ để trang bị lên những chiếc xe. Ưu điểm của công ty này đó chính là họ có thể tận dụng năng lực sản xuất chip của Intel để có thể nghiên cứu ra các vi mạch riêng lẻ và cải tiến chúng. Trong khi đó, General Motors đang đẩy mạnh đầu tư vào công ty Oculii. Đây là công ty khởi nghiệp chuyên phát triển phần mềm, thuật toán sử dụng công nghệ máy học và trí thông minh nhân tạo để giúp radar trên xe hơi có thể phản ứng chính xác hơn với nhiều kịch bản khác nhau khi di chuyển trên đường.

Ngoài ra, MathWorks – một công ty rất mạnh trong mảng mô phỏng, cũng đang phát triển các thuật toán cho phép các nhà sản xuất xe hơi có thể tích hợp dữ liệu từ nhiều loại radar khác nhau, giúp xe có thể “nhìn” được toàn cảnh thế giới thực xung quanh.

Phó giám đốc điều hành sản phẩm và chiến lược của Mobileye cho biết, đây là thời điểm mà các kỹ sư nghiên cứu về cảm biến trên xe hơi sẽ phải thích ứng thật nhanh chóng để có thể mở ra một kỷ nguyên mới cho xe tự hành.

LiDAR và hơn thế nữa

Trong vòng 10 năm qua, thế giới đã chứng kiến không ít sự nâng cấp trang bị trên một chiếc xe hơi. Trước khi xe hơi được lắp radar, máy ảnh thu hình bắt đầu được lắp lên xe, và chúng ngày càng nét hơn, độ phân giải cao hơn cũng như có phạm vi hoạt động rộng hơn. Những chiếc camera này sẽ giúp người lái có thể nhìn ra xung quanh chỉ bằng một chiếc màn hình, cũng như rất tốt trong việc giúp phát hiện điểm mù.

Rồi chúng ta lại có LiDAR, một loại công nghệ phát ra tia laser để “vẽ” lại cấu trúc không gian ba chiều của môi trường xung quanh. LiDAR ngày càng mạnh mẽ hơn, đồng thời giá thành sản xuất chúng cũng đã giảm đi rất nhiều theo thời gian. LiDAR có thể xem như là một bản nâng cấp đáng giá của radar và đem lại hiệu quả rất cao khi sử dụng ở tầm gần. Những chiếc cảm biến LiDAR gần gũi nhất mà các bạn có thể sở hữu đó chính là cảm biến trên cụm máy ảnh của iPhone 12 Pro trở về sau. Chúng giúp iPhone phát hiện được chiều sâu trường ảnh, và lấy nét tốt hơn.

LiDAR hoạt động tương tự như radar, chỉ khác ở chỗ chúng sử dụng tia laser để phát hiện được vật thể trong không gian thay vì sóng vô tuyến. Từ những năm 1990, khi công nghệ LiDAR chưa được phát triển, người ta có ý tưởng đưa hệ thống radar vào các mẫu xe hơi dân dụng. Công nghệ này mang nhiều ưu điểm như bền bỉ, khó hỏng hóc, chịu được môi trường tốt, và rẻ hơn rất nhiều so với LiDAR. Song, nhược điểm của radar chính là độ phân giải nhỏ, nghĩa là chúng mang tính chính xác thấp hơn trong quá trình sử dụng.

Để dễ hình dung sự khác biệt của radar và LiDAR, ông Matthew Weed của công ty Luminar đã nói rằng: “Độ phân giải của những chiếc radar tốt nhất cho xe hơi hiện tại có chất lượng cũng chỉ ngang ngửa với những chiếc LiDAR tệ nhất”. Nhiêu đây đủ để thấy công nghệ LiDAR mạnh mẽ đến cỡ nào. Đi cùng với đó, thay vì chỉ có giá thành khoảng $50 như radar, một chiếc LiDAR có thể tiêu tốn tới $1,000.

Cần tiếp tục phát triển

Giám đốc điều hành của Oculii nói rằng công nghệ phát triển, khiến cho những chiếc cảm biến ngày càng rẻ hơn hơn nhưng chất lượng cao hơn. Các cảm biến trên xe hơi hiện có giá trung bình chỉ khoảng $50, nhưng chúng có thể tạo ra hình ảnh ba chiều về môi trường xung quanh chiếc xe với độ phân giải cao hơn nhiều so với khoảng chục năm trước.

Đây cũng là công ty đã và đang tìm cách để cải tiến giúp radar trở nên mạnh mẽ hơn. Oculii cho biết giải pháp của họ sẽ bắt đầu được đưa lên những mẫu xe từ năm 2023, ví dụ như chiếc SUV Lotus Lambda.

Hiện nay, các hãng xe vẫn chưa chuẩn hoá cấu hình trang bị cảm biến trên các chiếc xe hơi. Nói cho dễ hiểu thì vẫn chưa có một hệ thống chuẩn nào quy ước việc trang bị bao nhiêu radar, LiDAR hay camera là đủ an toàn, hay liệu đâu là công nghệ tối ưu nhất. Song, các công ty đều thừa nhận rằng càng phối hợp nhiều công nghệ, khả năng tự vận hành an toàn của phương tiện càng cao.

Khả năng tự lái trên chiếc Tesla Model X. (ảnh: Wikimedia Commons)

Dù chi phí của công nghệ LiDAR đã giảm đi nhiều trong thời gian gần đây, nhưng sự phức tạp trong phần cứng khiến chúng đắt hơn đáng kể so với các công nghệ khác. Vấn đề về mặt chi phí có lẽ cũng chính là lý do mà hãng xe Tesla lại tin dùng camera nhiều hơn trên xe của họ.

Camera có ưu điểm là độ phân giải rất cao, giá cả phải chăng và rất nhỏ gọn. Tuy nhiên, chúng rất dễ bị lỗi khi vận hành vì chủ yếu chỉ xử lý hình ảnh trong môi trường không gian hai chiều mà thôi. Do đó, những xe sử dụng camera vẫn cần phải trang bị thêm các cảm biến khác để đề phòng trường hợp đặc biệt có thể xảy ra.

Cảm biến nào cũng sở hữu những thế mạnh và thế yếu riêng. Do đó, việc kết hợp càng nhiều loại cảm biến trên những phương tiện di chuyển sẽ càng tốt. Nghe thì có vẻ đơn giản, song điều này lại không hề dễ dàng vì chúng có thể khiến giá thành của một chiếc xe bị đội lên rất nhiều. Ngoài ra, để các cảm biến có thể phối hợp với nhau một cách trơn tru, các phần mềm và thuật toán thông minh cũng là thứ cần được phát triển nhiều hơn.

Nhìn chung, công nghệ cảm biến đang là bài toán cần được các kỹ sư giải được càng sớm càng tốt nếu muốn xe tự hành trở nên phổ biến hơn. Giảm giá thành sản xuất, tăng độ phân giải và độ tin cậy, tối ưu sự kết hợp của nhiều cảm biến khác nhau, đồng thời phát triển thuật toán thông minh hơn sẽ là những gì mà các công ty cần phải làm được trong tương lai.

Đọc thêm: Xe điện Lucid Air lập kỷ lục quãng đường đi được dài nhất trong một lần sạc: 520 dặm

Share:

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Ý Kiến Độc Giả
Quảng Cáo

Có thể bạn chưa đọc

Quảng Cáo
Quảng Cáo
Colin Powell, 1937-2021
Colin Powell, Ngoại trưởng da đen đầu tiên trong lịch sử Hoa Kỳ, một trong những nhân vật có vai trò lãnh đạo đặc biệt quan trọng giúp định hình…
Quảng Cáo
Quảng Cáo
Quảng Cáo
Quảng Cáo
Share trang này:
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on linkedin
LinkedIn
Share on email
Email
Kênh Saigon Nhỏ: