211service.com
Metamaterial Radar kan förbättra synen för bilar och drönare
Många människor leker med små drönarflygplan på sina bakgårdar nu för tiden. Tom Driscoll, medgrundare och teknisk chef för en startup som heter Echodyne , kan vara den enda vars quadcopter packar den typ av sofistikerad radar som används på stridsflygplan. Vi flög runt den, undvek kollision och låste oss på en av våra ingenjörer och följde honom runt på min bakgård, säger Driscoll.
Radarinstrument som kan användas på det sättet är normalt skrymmande och extremt dyra. Echodyne arbetar på en enhet som är kompakt och billig nog att användas brett.
Radarsystem fungerar genom att sända ut radiovågor och använda ekon som studsar tillbaka för att skapa en bild av ett objekt. Vissa radarsystem använder elektronik för att aktivt styra sina utgående radiovågor, istället för att bara mekaniskt svepa en stråle i ett fast mönster. Detta låter dem samtidigt skanna himlen efter objekt och spåra specifika med hög noggrannhet. Men de komplexa enheter som normalt behövs för att styra runt radiovågor, så kallade fasskiftare, gör sådan elektroniskt skanningsradar dyr och skrymmande.
Detta ark av billigt metamaterial kan användas för att styra radarstrålar runt.
Driscolls drönare bär ett elektroniskt skanande radarinstrument som inte har en konventionell fasskiftare. De utgående radiovågorna styrs med en mycket enklare anordning, byggd med tekniker lånade från ett relativt nytt forskningsområde om så kallade metamaterial.
Metamaterial ger ett sätt att komma runt många av de fysiska begränsningar som tidigare har definierat hur ingenjörer kunde kontrollera radio, ljus och ljudvågor. Till exempel, medan konventionella linser behöver sin karakteristiska form för att böja ljusstrålar i fokus, kan en metamateriallins böja ljus på samma sätt samtidigt som den är perfekt platt.
Metamaterial är gjorda av återkommande strukturer som är mindre än våglängden för den elektromagnetiska strålningen som manipuleras. Echodyne tillverkar sina metamaterial genom att spåra upp upprepade mönster av kopparledningar på ett vanligt kretskort.
Denna drönare har en avancerad elektroniskt skanningsradar ombord, utrustningen är vanligtvis alldeles för skrymmande och dyr för sådana små farkoster.
Ett kort med flera lager av sådana ledningar kan rikta radarstrålar. Och att applicera olika spänningar på vissa delar av ledningarna gör det möjligt att aktivt styra strålen som en fasskiftare skulle göra. Alla tillverkare av kretskort skulle kunna tillverka dessa, säger Driscoll.
Radarsystemen som används av militären börjar vanligtvis på cirka 100 000 dollar, säger Eben Frankenberg, VD och en annan medgrundare av Echodyne. Han säger att hans företag hoppas kunna massproducera kompakta radarsystem som bara kostar hundratals eller tusentals dollar.
Driscoll säger att det kan göra att skanningsradar blir en standardsensor för fordon och robotar. Vissa prototyper av autonoma bilar, inklusive Googles, använder snurrande lasersensorer för att titta på världen omkring dem i 3D. Den tekniken kan kartlägga världen i mycket hög upplösning, men dess räckvidd minskar i dimma eller snö. Radar har inte den begränsningen, säger Driscoll.
Echodyne planerar också att erbjuda sina system till militären och att ersätta radarn som redan används kommersiellt: de snurrande rätterna som syns på färjor och andra båtar som skapar enkla kartor genom att svepa runt en stråle, till exempel, eller de små fasta sensorerna i vissa bilar som tillåter ett adaptivt farthållarsystem att hålla ett säkert avstånd från bilen framför.
Echodyne skapades av patentlicensföretaget Intellektuella satsningar . 2013 startade Intellectual Ventures en enhet dedikerade till att bygga en portfölj av patent för metamaterial och att ta reda på hur man kommersialisera dem. Echodyne har också fått investeringsfinansiering från Microsofts medgrundare Bill Gates och ett riskkapitalbolag Madrona Venture Group .
David Smith , en professor vid Duke University som forskar om metamaterial och har arbetat med Intellectual Ventures, säger att Echodynes tillvägagångssätt ger mycket flexibla sätt att kontrollera radiovågor. Företagets största utmaning, säger han, är att skapa kompletta radarsystem som kan konkurrera på marknaden. Det innebär att matcha prestandan hos mycket avancerade system som används av militären idag för att lyckas på försvarsmarknaden, och noggrant kontrollera kostnaderna för applikationer inom bilindustrin.