Радар відстежив знос шин у реальному часі

Американські інженери розробили датчик, здатний у реальному часі відстежувати знос автомобільних шин. У ньому встановлено радар, який випромінює міліметрові хвилі і за відображенням визначає решту глибини протектора з точністю 0,68 міліметра, а також здатний виявляти в протекторі сторонні предмети. Стаття про розробку була представлена на конференції MobiSys 2020.

Шини - це один з головних факторів, що впливають на те, як автомобіль рухається по дорозі, керується і гальмує. Ці параметри безпосередньо залежать від стану колеса: зносу шини і тиску в ній. У багатьох країнах всі нові автомобілі повинні бути обладнані системою контролю тиску в шинах, яка прямо або побічно стежить за тиском і сигналізує про те, що в одній або декількох шинах він знизився. Для контролю стану самої шини наразі застосовуються або стандартні інтервали (пробіг, після якого рекомендується замінити шини), або візуальний огляд.

Інженери з Університету Карнегі - Меллона під керівництвом Ентоні Роув (Anthony Rowe) розробили систему, що дозволяє в реальному часі відстежувати стан протектора: знос і наявність у ньому сторонніх об'єктів. В її основі лежить автомобільний радар, що працює в міліметровому діапазоні на частотах від 77 до 81 гігагерця і спочатку призначений для виявлення перешкод. За задумом авторів радари можна розміщувати в колісних арках. Також під час частини випробувань вони розміщували його на випробувальному стенді недалеко від розташованого горизонтально колеса.

Радар випромінює сигнали, приймає відображення і складає карту глибини поверхні шини. Інженери підвищили початковий дозвіл радара двома методами. По-перше, в радарі є вісім антен, і це дозволяє підсумувати сигнали від них для поліпшення точності. По-друге, вони використовували метод зворотного радіолокаційного синтезування апертури (ISAR), при якому роздільна здатність зйомки об'єкта збільшується завдяки його руху. У даному випадку автори використовували для збільшення роздільної здатності обертання шини, завдяки якій одні й ті ж самі її елементи відображають сигнали з різних положень.

Обмеження методу ISAR полягає в тому, що радару необхідно знати кут повороту колеса в кожен момент. Розробники використовували для цього алюмінієві смужки певної довжини, наклеєні на поздовжні поглиблення протектора. Оскільки смужки мають різну і відому заздалегідь довжину, радар може в будь-який момент за їх розташуванням визначити фрагмент шини, який він знімає в даний момент. Крім того, смужки дозволяють відфільтрувати в сигналі об'єкти, що застрягли в протекторі.

Інженери перевірили роботу радара на шиномонтажному стенді, а також під час реальних поїздок на автомобілі, в одній арці якого був закріплений прототип датчика. Вони спочатку випробували його на штучних поверхнях з різним типом перешкод, що створюють вібрації різної інтенсивності. Випробування показали, що точність визначення зносу (різниці у висоті між виступами і поглибленнями протектора) становить 0,21 міліметра для малих вібрацій, 0,68 для середніх і 0,73 для високих. Випробування на реальних дорогах з різними покриттями показали точність від 0,19 до 0,68 міліметра.

Нещодавно британські студенти розробили пристрій, який кріпиться поруч з шиною і збирає частинки мікропластику, що відлітають від неї. Випробування показали, що воно здатне збирати приблизно 60 відсотків виділених шиною частинок.