JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise

Det var vårt säkerhetsrykte som övertalade uppfinnaren Dirk Smits att lansera en ny typ av 3D-fordonssensor just i Sverige. Här har ett löfte om trafiksäkerhet tyngd.

Svenska Terranet väcker uppmärksamhet med en ny sensor för självkörning och ADAS. Den sägs utklassa konkurrensen.

Bolaget i sig grundades i Lund 2004 och det har fortfarande ett flertal affärsidéer på sin lyra. Men sedan 2019 är huvudspåret en ny typ av 3D-sensor kallad Voxelflow. Den ska kunna ge fordon en magnitud snabbare reaktionstid än dagens sensorlösningar – se faktaruta nedan.

Hollandsfödde amerikanen Dirk Smits är uppfinnaren bakom sensorn. Elektroniktidningen har pratat med honom.

Tillämpningen är i första hand säkerhet, snarare än självkörning. I en självkörande bil skulle lidar- och kamerabaserade system gärna få fortsätta sköta själva självkörningen, medan Voxelflow skulle kunna fokusera på att varna för plötsligt uppdykande hinder.

SÄKER STADSTRAFIK vore en naturlig tillämpning. Typexemplet är att upptäcka ett barn som plötsligt springer fram mellan två parkerade bilar.

Skillnaden mot kamerabevakning kan kvantifieras enkelt: en halv sekunds kortare reaktionstid. Det motsvarar sju meter i 50 km/h.

En prototyp demonstrerades senast i februari. Där användes den i en delvis annorlunda tillämpning: för att uppdatera Mercedez-Benz realtidskarta Live Map. Den snabbt uppdaterade kartan är en teknik för att låta bilar i närheten omedelbart kommunicera med varandra om risker som plötsligt uppstår i trafikmiljön omkring dem.

Sveriges välkända trafiksäkerhetsrykte var orsaken till att Dirk Smits valde att ta sin teknik till ett litet svenskt bolag‚ trots att han själv bor i Silicon Valley – världens elektronikcentrum.

Svenskar där hjälpte övertyga honom.

– USA bryr sig inte alls om säkerhet på samma sätt som Sverige och Europa. Det är likadant med vapenlagarna.

Visionen är att hundraprocentigt kunna garantera att fordonet kan undvika påkörningar i stadstrafik. Och ett svenskt bolag skulle kunna marknadsföra ett sådant konceptet – och bli trott. Vi har det ryktet, sedan trepunktsbältet. Sådana förtroenden är svåra att vinna. Dirk Smits ger ett exempel från en annan värld.

– Kinesiska föräldrar köper inte kinesiskt barnmat, utan Nestlé, på grund av dess rykte. I hela Europa tas säkerhet på allvar på ett annat sätt.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen.
Prenumerera kostnadsfritt!

– Paris, Bryssel, Göteborg – majoriteten vill inte ens ha bilar i städerna!

DET SISTNÄMNDA LÅTER i och för sig som ett problem för en fordonsunderleverantör. Men Dirk Smits ser istället en möjlighet. Även stadskärnor som är byggda för människor kommer att behöva trängas med en och annan bil då och då.

Dirk Smits har 13 års erfarenhet inom bland annat optisk laserteknik. Han jobbade med det på Samsung under andra halvan av 10-talet. Han är fysikutbildad ingenjör med många patent, flertalet inom optoteknik. Intel, LSI, IDT och National Semiconductor är tidigare arbetsgivare. Han har också grundat eller varit rådgivare för flera nyföretag

– Aktiv säkerhet är en stor möjlighet för elektriska fordon. Då skulle bilarna kunna rulla runt bland skolbarn.

Drömmen vore exempelvis att europeiska städer började kräva Terranets sensor i stadstrafik.

– Autonoma fordon i sig ligger fortfarande åratal in i framtiden. Men också standardbilar av idag har behov av aktiv säkerhet.

När Terranet blev partner arbetade företaget redan med trafiksäkerhet, bland annat med att varna fotgängare trådlöst via deras mobiler.

– Men Terranet hade problem med specialfall och insåg att jag hade en komplett lösning.

Terranet jobbar just nu med att väcka intresse för sensorn i fordonsindustrin. Det är svårt att utmana AI-bildtolkning, som är starkt etablerat. Så det är upp till bevis som gäller nu.

Elbilsutvecklingen kommer väl till pass, enligt Dirk Smits. I första hand handlar elbilar om klimataspekten. Men de är dessutom betydligt smidigare att manövrera med sina vassa motorer och mindre komplex mekanik. Därmed är de mer möjliga att styra med aktiv säkerhet.

– Deras elektromekanik har en responsivitet på millisekunder.

Därmed har Dirk Smits hela det blågula konceptet klart för sig. Ett säkert fordon som dessutom är klimatvänligt och autonomt – det låter som en lösning värdig Greta Tunberg.

FAKTA: Voxelflow

Precis som en lidar kartlägger Voxelflow omgivningen genom att spreja den med laserpulser. 3D-kartan utgörs av de prickar där laserpulserna träffar föremål och terräng

Men där en lidarsensor bestämmer punkternas koordina­ter genom att mäta studstiden och hålla reda på åt vilket håll laserskottet gick, filmar Voxelflow istället målområdet med tre kameror.

Exakt samtidigt ser kamerorna en ny prick dyka upp. De rapporterar i vilken XY­-koordinat i det egna synfältet som punkten syns. Därefter bestäms punktens verkliga XYZ-koordinat med hjälp av grundläggande geometri – triangulering – från de tre XY-koordinaterna.

En Voxelflow­sensor byggs av standard­komponenter. Terranets bidrag är systemlösning och mjukvara.

Det är dock inga vanliga kameror som används, utan händelsekameror. Sådana levererar inte en sekvens 2D-bilder utan rapporterar en enda bildpunkt i taget. Det sker när ljusstyrkan förändras. Varje bildelement är oberoende och rapporterar själv när den passerar sin tröskel.

En modern händelsekamera kan spruta ur sig en miljon koordinater per sekund. Detta förklarar Voxel­ flows korta reaktionstid.

Dirk Smits adderar därefter ytterligare en rad knep för att exempelvis beräkna punkternas hastighet och rörelseriktning. Det finns 30 patent på tekniken.

Ytterligare lösningar handlar om att ta steget från ett matematisk 3D-punktmoln till en konkret slutsats: finns där ett hinder på vägen?

Voxelflow är av rent fysiska skäl bättre på djupupplösning än lidar. Dirk Smits förklarar varför. Ljuset färdas en fot (30 cm, vilket råkar vara en pedagogisk enhet i sammanhanget) på en miljarddels sekund. Samtidigt tickar en cpu i storleksordningen en miljard gånger sekund.

Det betyder att en skillnad i studstid på en fot bara motsvarar ett fåtal klockcykler. En lidar hinner därmed helt enkelt inte med att ha en djupupplösning mycket bättre än en fot.

Är du ordentligt påläst invänder du kanske att Apples lidar i Iphone mäter noggrannare djup än så. Jo, men den ”fuskar” – den skickar ut tusentals pulser i samma riktning och räknar ut ett medelvärde. Detta höjer djupupplösningen med roten ur antalet samples, det vill säga 30 gånger för tusen pulser. Voxelflow är därmed mycket effektivare än Apples lidar på att krama information ur sina ljuspulser.

Vissa lidarsensorer skickar ut en kontinuerlig frekvensmodulerad våg i stället för ljuspulser och får högre djupupplösning. Också detta motsvarar medelvärdesberäkningar, enligt Dirk Smits.

Är Voxelflow samma teknik som 3D-kameran Xbox Kinect?

Principen är liknande. En skillnad är att Kinect kräver en extremt rigid montering – två kameror med en titanstav mellan sig. Det kan fungera i ett rum hemma, men inte i fordon, redan på grund av temperaturväxlingar, om inte annat.

– Vårt system med tre kameror kräver ingen rigid montering alls. Vi skulle i princip kunna montera kamerorna på varsin drönare och trianguleringen skulle fungera ändå.

Också radar kan varna för kollisioner, men den har mycket sämre upplösning.

– Radar fungerar bra på objekt som reflekterar radarsignaler. Men den har lång våglängd. Världens största teleskop, 500 meter, har lägre upplösning än en mobilkamera.

Den vanliga metoden för självkörande fordon att identifiera objekt i omgivningen är att applicera artificiella neuronnät på kamerabilder. Den metoden omsätter dock extrema bilddatavolymer och kräver tunga beräkningar

– De kör omkring med serverfarmar i bakluckan. Det är därför de använder minivans.

I slutänden stjäl AI-beräkningarna en dyrbar halvsekund av reaktionstiden.

FAKTA: Händelsekameror

En ovanlig typ av kamera har en huvudroll i Terranets sensor.

Händelsekameror (event cameras) används för att fånga snabba förlopp. Schweiziska forskare demonstrerar bland annat drö­nare med händelsekameror som ger dem reaktionstider som låter dem ducka en boll som kastas på dem, eller effektivt hantera situationen att en av de fyra rotorerna faller ifrån. Händelsekameror kan bli nyckeln till drönare som kan navigera effektivt i trånga utrymmen, som grottor.

Det finns kommersiella system för industriella tillämpningar, exempelvis att mäta vibrationer visuellt, motsvarande mätningar 10 000 bilder per sekund.

Nackdelen är att de fortfarande är dyra, samtidigt som vanliga kameror blir allt snab­bare och bandbredd och databehandling blir allt billigare.

Den prototyp som Terranet demonstre­rade med Mercedes i februari använder en eventkamera med 1280 x 720 punkter från franska Prophesee.

– Den släpptes i fjol och är av världs­klass ett stort framsteg för tekniken – ett genombrott.

Fler händelsekameror är på gång. Vilken Terranet kommer att fastna för till slut får framtiden utvisa. Några aktuella tillverkare är Samsung, Sony, Inivation och Celepixel.

Majnumret av Elektronik­tidningen kommer att ha en översikt över eventkameror. Det är en gammal teknik men det är inte bara Terranet som hoppas att de kan stå inför ett bredare genomslag nu.

MER LÄSNING:
 
 
Pappersmagasinet Nyhetsbrev
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)