EyeDAR คืออะไร ? เทคโนโลยีใหม่เซนเซอร์เรดาร์ ช่วยรถยนต์ไร้คนขับฉลาดขึ้น

ในหลายวัฒนธรรมมีแนวคิดเรื่อง “ดวงตาที่สาม” ที่ช่วยเพิ่มความสามารถในการรับรู้สิ่งรอบตัว แนวคิดนี้กำลังกลายเป็นความจริงในโลกของเทคโนโลยียานยนต์ เมื่อทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยไรซ์ (Rice University) ในสหรัฐอเมริกา นำโดย คุน วู โช (Kun Woo Cho) ได้พัฒนาเทคโนโลยีชื่อ EyeDAR ขึ้นมา ซึ่งเป็นระบบเรดาร์ที่ติดตั้งนอกตัวรถ เพื่อช่วยให้รถยนต์ไร้คนขับมองเห็นสภาพการจราจรได้แม่นยำมากยิ่งขึ้น

ระบบ “การมองเห็น” ของรถยนต์ไร้คนขับ

รถยนต์อัตโนมัติหรือรถยนต์ไร้คนขับ ใช้เซนเซอร์หลายประเภททำงานร่วมกันเพื่อรับรู้สภาพแวดล้อม โดยรอบ ซึ่งมีส่วนประกอบหลัก ๆ ประกอบไปด้วย 

1. กล้อง (Camera) - ทำหน้าที่คล้ายกับตามนุษย์ ช่วยให้รถสามารถระบุวัตถุที่เห็นได้ เช่น คน รถคันอื่น ๆ ป้ายจราจร และสัญญาณไฟจราจร ข้อดีของกล้อง คือการแยกแยะรายละเอียดของวัตถุได้ดี แต่มีข้อจำกัดในตอนที่มีแสงน้อยหรือในตอนที่สภาพอากาศเลวร้าย
   
   

2. ไลดาร์เซนเซอร์ (LiDAR) - หรือ Light Detection and Ranging เป็นเทคโนโลยีที่ยิงลำแสงเลเซอร์ออกไป เพื่อวัดระยะเวลาที่แสงสะท้อนกลับมา ใช้สำหรับสร้างภาพสามมิติของสภาพแวดล้อม ข้อดีของ LiDAR คือสามารถสร้าง 3D Point Cloud ชุดข้อมูลของจุดจำนวนมากในพื้นที่สามมิติ ความละเอียดสูง ทำให้รถรู้ตำแหน่งและระยะห่างของวัตถุได้อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม ระบบนี้มีข้อจำกัดคล้ายกล้อง คือจะได้รับผลกระทบจากฝน หมอก หรือสภาพอากาศที่ไม่ดี
   
   

3. เรดาร์ (Radar) - เป็นเทคโนโลยีที่ใช้คลื่นวิทยุในการตรวจจับวัตถุ โดยการส่งคลื่นออกไปและรับคลื่นสะท้อนกลับมา ข้อดีของเรดาร์คือสามารถทำงานได้ดีในทุกสภาพอากาศ ไม่ได้รับผลกระทบจากแสง แต่ระบบนี้มีข้อจำกัด ที่สัญญาณจะสะท้อนกลับมาได้ไม่ครบถ้วน เนื่องจากคลื่นจำนวนมากจะกระจายออกไปในทิศทางอื่น ๆ ผลที่เกิดคือ รถยนต์อาจไม่สามารถตรวจจับวัตถุได้อย่างครบถ้วน

EyeDAR คืออะไร ?

เพื่อแก้ปัญหาเรื่องข้อจำกัดของเรดาร์ ทีมนักวิจัยของ Rice University จึงได้พัฒนา EyeDAR ซึ่งเป็นเซนเซอร์เรดาร์แบบ Millimeter-Wave หรือคลื่นวิทยุความถี่สูงที่มีความยาวคลื่นประมาณ 1–10 มิลลิเมตร ที่ไม่ได้ติดตั้งอยู่บนตัวรถ แต่ติดตั้งอยู่บนถนน เช่น สัญญาณไฟจราจร ป้ายจราจร หรือบนป้ายโฆษณา เป็นต้น

โดย EyeDAR จะทำหน้าที่จับคลื่นเรดาร์ที่กระจายออกไป และส่งข้อมูลกลับไปยังระบบเรดาร์ของรถยนต์ ทำให้รถสามารถมองเห็นสภาพการจราจรได้ครบถ้วนมากขึ้น ทางนักวิจัยเปรียบเทียบเทคโนโลยีนี้ว่า เหมือนการเพิ่มดวงตาอีกคู่หนึ่ง ให้กับระบบเรดาร์ของรถยนต์

EyeDAR มีขนาดประมาณลูกส้ม มีส่วนประกอบ 2 ส่วนหลัก ๆ หนึ่งคือเลนส์ ลูเนอบูร์ก (Luneburg) เลนส์ชนิดพิเศษที่ผลิตด้วยการพิมพ์สามมิติจากเรซิน เลนส์นี้ประกอบด้วยองค์ประกอบขนาดเล็กมากกว่า 8,000 ชิ้น ซึ่งแต่ละชิ้นมีค่าดัชนีหักเหต่างกัน ทำให้สามารถรวมสัญญาณเรดาร์จากหลายทิศทางไปยังจุดโฟกัสเดียวได้

และสองคือแผงเสาอากาศ (Antenna Array) ที่ติดตั้งอยู่ตรงด้านหลังเลนส์ ทำหน้าที่รับสัญญาณที่เลนส์รวมมา จากนั้นวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ของสัญญาณ และส่งข้อมูลกลับไปยังระบบเรดาร์ของรถยนต์

หนึ่งในจุดเด่นของ EyeDAR คือการใช้ Metamaterial ในการประมวลผลสัญญาณ โดยในระบบเรดาร์ทั่วไป การวิเคราะห์ข้อมูลต้องใช้เสาอากาศจำนวนมาก อัลกอริทึมการคำนวณที่ซับซ้อน และจำเป็นต้องใช้พลังงานประมวลผลที่สูง แต่ EyeDAR ใช้โครงสร้างทางกายภาพของวัสดุในการหักเหคลื่น รวมคลื่น และวิเคราะห์ทิศทางของสัญญาณ วัสดุจึงทำหน้าที่เสมือนโปรเซสเซอร์แบบอะนาล็อก ที่สามารถคำนวณข้อมูลได้ทันทีในระดับความเร็วแสง

ผลการทดสอบพบว่า EyeDAR สามารถระบุทิศทางของวัตถุได้เร็วกว่าเรดาร์แบบเดิมได้มากกว่า 200 เท่า นอกจากนี้ตัวเทคโนโลยียังมีขนาดเล็กกะทัดรัด ใช้พลังงานต่ำ โครงสร้างไม่ซับซ้อน ใช้ต้นทุนในการผลิตไม่มาก และสามารถประมวลผลข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว

ความท้าทายในการผลิตจริง

อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญด้านอุตสาหกรรมการผลิตตั้งข้อสังเกตว่า การผลิต EyeDAR ที่มีโครงสร้างขนาดเล็กหลายพันชิ้นต้องใช้ความแม่นยำสูงมาก ความท้าทายสำคัญคือการต้องใช้เทคโนโลยีพิมพ์สามมิติที่ต้องแม่นยำในระดับไมโคร ตัว EyeDAR ต้องสามารถทนต่อสภาพอากาศได้ และจำเป็นต้องมีแบบแผนการผลิตจำนวนมากในระดับอุตสาหกรรม

แหล่งที่มา: Rice University