Ohjelmistotutkan sovellukset autoissa

Abstract

Tutkateknologia on kehittynyt viime vuosina, kun elektroniikan valmistusmenetelmät ovat parantuneet sekä laskentateho kasvanut. Erityisesti taajuusmoduloidut kantoaaltotutkat (engl. Frequency Modulated Continuous Wave) ovat edullisuutensa ja pienen koonsa vuoksi löytäneet tiensä useisiin kaupallisiin sovelluksiin. Esimerkiksi ajoneuvotutkien markkinat ovat kasvussa ja niistä onkin tullut suurin siviilikäytössä oleva tutkateknologian sovelluskohde. Tämän työn tavoitteena oli selvittää, miten ajoneuvotutkalla voidaan tunnistaa jalankulkija.

Uudet lait ja säädökset ovat velvoittaneet uusien ajoneuvojen olevan varustettu tietyillä aktiivisilla ajoavustimilla ja turvajärjestelmillä. Tämä on johtanut siihen, että autonvalmistajat ovat alkaneet kehittämään ja lisäämään ympäristöä havainnoivia sensoreita ajoneuvoihin. Uusiin autoihin on asennettu esimerkiksi kameroita, ultraäänisensoreita sekä tutkia. Tutkat ovat nousseet erityiseen suosioon, sillä tutka tuottaa välittömiä nopeus- ja etäisyysmittauksia kohteista sää- ja valaistusolosuhteista riippumatta. Ajoneuvotutkien määrän yhä lisääntyessä niiden suunnittelussa joudutaan ottamaan enenevästi huomioon se, miten tutkat pysyvät toimintakykyisinä erityisesti kaupunkiympäristöissä, joissa useiden ajoneuvojen tutkat alkavat aiheuttamaan häiriötä toisiinsa.

Ajoneuvotutkien on kyettävä luotettavasti havaitsemaan tiellä liikkuva jalankulkija, jotta esimerkiksi automaattinen hätäjarrutusjärjestelmä voisi estää kohtalokkaan törmäyksen. Jalankulkijan pienempi tutkapoikkipinta-ala esimerkiksi toisiin ajoneuvoihin verrattuna sekä ihmisen vaatetuksesta johtuva huonompi tutkasignaalien heijastuminen vaikeuttavat kuitenkin havaitsemista. Lisäksi esimerkiksi itseajavien autojen on pystyttävä myös tunnistamaan havaittu kohde jalankulkijaksi. Havaitsemista ja tunnistamista voidaan parantaa hyödyntämällä ihmisen raajojen liikkeestä aiheutuvia ylimääräisiä Doppler-taajuuksien vaihteluita eli mikro-Doppleria.

Tämän työn mittauksissa käytettiin juuri mikro-Doppler ilmiötä apuna, kun pyrittiin tunnistamaan jalankulkija tutkadatasta. Mittausdatasta muodostettiin aika-taajuusanalyysin avulla kohteiden liikemalleja. Mittausten keskeinen päätelmä oli, että liikkeestä, joka ei ole tutkan säteilykuvion suuntaista, on haastavaa tuottaa tarkkoja liikemalleja. Todettiin, että jotta ajoneuvotutka kykenisi kohteiden havainnointiin ja tunnistamiseen mikro-Doppler ilmiötä hyödyntämällä, edellyttää se tutkalta korkeaa mittausresoluutiota sekä laajaa keilanleveyttä.