Radar ad onde millimetriche: aumentare l’intelligenza autonoma periferica

Il "sensing at the edge" non è certamente un concetto nuovo, e si presta meglio ad essere spiegato attraverso esempi pratici che non con definizioni. Infatti sono ad oggi familiari tutti quei sensori in grado di rilevare la presenza e intraprendere azioni come aprire automaticamente le porte, avvisare i conducenti di ostacoli dietro di loro, o accendere e spegnere le luci. Tradizionalmente, però, esistono dei limiti all'efficacia di queste applicazioni. In questo articolo analizzeremo come l'adozione del rilevamento radar ad onde millimetriche (mmWave) possa migliorare l'intelligenza autonoma ai nodi periferici aumentando efficienza e funzionalità.

Introduzione

Succede spesso che  quando qualcuno si muove nelle vicinanze di una porta automatica ma senza avere l'intenzione di attraversarla, essa si apra inopportunamente solo perchè quel qualcuno si trova appena entro il raggio del sensore. Il sensore rileva qualcosa di ingombrante a pochi metri dalla porta, quindi spreca energia aprendo la porta e lasciando uscire l'aria condizionata dall'interno, senza risultati utili.

Supponiamo che la porta si apra non solo perché sente la vicinanza, ma anche perché avverte il cambiamento di velocità di qualcuno in  avvicinamento, indicando cosi l'intenzione di entrare. Una situazione estrema sarebbe in questo caso rappresentata da un bambino eccitato che corre direttamente verso la porta. Il rilevamento di prossimità da solo non può reagire abbastanza rapidamente, ma un sensore che rileva anche la velocità e l'angolo di movimento può far aprire la porta appena in tempo, promuovendo la sicurezza e lasciando uscire solo l'aria minima. Inoltre se il sensore è abbastanza intelligente può individuare persone singole e oggetti comuni, in modo da poter fornire informazioni utili alla rete di edificio, come contare i clienti di un negozio o notificare i responsabili di quando i carrelli dello shopping devono essere riportati dentro dal parcheggio (figura 1). Considerando il vasto numero di porte automatiche in uso, l'installazione diffusa di tali sensori potrebbe portare notevoli risparmi energetici, nonché contribuire alla sicurezza,  e alla convenienza come parte dell'automazione di edificio.

Figura 1: esempi di applicazioni della tecnologia di rilevamento radar mmWave.

Oggi, questo tipo di miglioramento per le applicazioni ordinarie sta diventando concreto con l'adozione del rilevamento radar tramite onde millimetriche (mmWave). Basato su circuiti integrati ottimizzati per dimensioni, potenza e costo, i sensori mmWave sono disponibili in soluzioni single-chip che si adattano facilmente anche ai sistemi più limitati in termini di spazio. Il rilevamento radar mmWave è meglio conosciuto per il suo uso avanzato nei sistemi di assistenza alla guida (ADAS) e in quelli con caratteristiche di guida autonoma come il cruise control adattivo (ACC). Tuttavia, come l'esempio dell'apriporta mostra, la stessa tecnologia può essere utilizzata efficacemente in un'ampia varietà di modi in altri segmenti di mercato oltre a quello automotive. Ad esempio, il rilevamento radar mmWave può migliorare:

  • temporizzazione dei semafori e scorrimento alle intersezioni e rampe autostradali
  • operazioni di costruzione e attrezzature agricole
  • tracciamento di persone e oggetti in sicurezza e sistemi di sicurezza
  • sistema automatizzato di illuminazione e comfort
  • guida per robot industriali e droni.

Nelle sue numerose applicazioni, il rilevamento radar mmWave consente autonomia intelligente per il processo decisionale periferico. Sistemi remoti con efficaci funzionalità di rilevamento possono rispondere immediatamente ed efficientemente alle situazioni locali, invece di dover inviare i dati e ricevere istruzioni da un centro di controllo o dalla rete.

Portare i vantaggi del rilevamento radar mmWave a così tante applicazioni richiede esperienza in una varietà di tecnologie a semiconduttore: radio, altre tecnologie radar e di rilevamento, design ad alta frequenza, funzioni della catena del segnale analogico, hardware e software per microcontrollori a basso consumo, elaborazione del segnale avanzata, sistemi e reti di comunicazioni, tra gli altri. Per progettare e produrre soluzioni di rilevamento radar mmWave ad alte prestazioni  che siano piccole e alla portata di un ampia gamma di sistemi si richiedono esperienza nell'integrazione, nel imballaggio e altro. Texas Instruments (TI), un'industria leader in tutte queste aree di tecnologia a semiconduttori, sta guidando l'innovazione per portare maggiori prestazioni e operazioni più efficienti sotto il profilo energetico attraverso il rilevamento radar mmWave. [...]

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