211service.com
Metamaterial Radar kan het zicht op auto's en drones verbeteren
Veel mensen spelen tegenwoordig met kleine drone-vliegtuigen in hun achtertuin. Tom Driscoll, medeoprichter en chief technology officer van een startup genaamd echodyne , is misschien de enige wiens quadcopter het soort geavanceerde radar bevat dat op straaljagers wordt gebruikt. We vlogen ermee rond, probeerden een aanrijding te vermijden en sloten ons vast aan een van onze technici en volgden hem door mijn achtertuin, zegt Driscoll.
Radarinstrumenten die op die manier kunnen worden gebruikt, zijn normaal gesproken omvangrijk en extreem duur. Echodyne werkt aan een toestel dat compact en goedkoop genoeg is om breed ingezet te worden.
Radarsystemen zenden radiogolven uit en gebruiken de echo's die terugkaatsen om een afbeelding van een object te maken. Sommige radarsystemen gebruiken elektronica om hun uitgaande radiogolven actief te sturen, in plaats van alleen mechanisch een straal in een vast patroon te zwaaien. Hierdoor kunnen ze tegelijkertijd de lucht scannen op objecten en specifieke objecten volgen met een hoge nauwkeurigheid. Maar de complexe apparaten die normaal gesproken nodig zijn om radiogolven rond te sturen, bekend als faseverschuivers, maken zo'n elektronisch scannende radar duur en omvangrijk.
Dit vel goedkoop metamateriaal kan worden gebruikt om radarstralen rond te sturen.
De drone van Driscoll draagt een elektronisch scannend radarinstrument dat geen conventionele faseverschuiver heeft. De uitgaande radiogolven worden gestuurd met een veel eenvoudiger apparaat, gebouwd met technieken die zijn ontleend aan een relatief nieuw onderzoeksgebied op wat bekend staat als metamaterialen.
Metamaterialen bieden een manier om veel van de fysieke beperkingen te omzeilen die eerder bepaalden hoe ingenieurs radio-, licht- en geluidsgolven konden besturen. Terwijl conventionele lenzen bijvoorbeeld hun karakteristieke vorm nodig hebben om lichtstralen in focus te buigen, kan een lens van metamateriaal licht op dezelfde manier buigen terwijl hij perfect vlak is.
Metamaterialen zijn gemaakt van herhalende structuren die kleiner zijn dan de golflengte van de elektromagnetische straling die wordt gemanipuleerd. Echodyne maakt zijn metamaterialen door zich herhalende patronen van koperen bedrading op een gewone printplaat te traceren.
Deze drone heeft een geavanceerde elektronisch scannende radar aan boord, apparatuur meestal veel te omvangrijk en duur voor zulke kleine vaartuigen.
Een bord met meerdere lagen van dergelijke bedrading kan radarstralen sturen. En het toepassen van verschillende spanningen op sommige delen van de bedrading maakt het mogelijk om de straal actief te regelen zoals een faseverschuiver zou doen. Elke fabrikant van printplaten zou deze kunnen produceren, zegt Driscoll.
De radarsystemen die door het leger worden gebruikt, beginnen meestal bij ongeveer $ 100.000, zegt Eben Frankenberg, CEO en een andere mede-oprichter van Echodyne. Hij zegt dat zijn bedrijf hoopt compacte radarsystemen in massa te produceren die slechts honderden of duizenden dollars kosten.
Driscoll zegt dat scanradar een standaardsensor voor voertuigen en robots kan worden. Sommige prototypen van autonome auto's, waaronder die van Google, gebruiken draaiende lasersensoren om de wereld om hen heen in 3D te bekijken. Die techniek kan de wereld in zeer hoge resolutie in kaart brengen, maar het bereik neemt af bij mist of sneeuw. Radar heeft die beperking niet, zegt Driscoll.
Echodyne is ook van plan zijn systemen aan het leger aan te bieden en de radar die al commercieel in gebruik is te vervangen: de draaiende schotels die te zien zijn op veerboten en andere boten die eenvoudige kaarten maken door bijvoorbeeld een straal rond te zwaaien, of de kleine vaste sensoren in sommige auto's waarmee een adaptief cruisecontrolsysteem een veilige afstand tot de voorligger kan houden.
Echodyne is gemaakt door het patentlicentiebedrijf Intellectuele ondernemingen . In 2013 richtte Intellectual Ventures een eenheid op toegewijd aan het opbouwen van een portfolio van patenten voor metamaterialen, en om uit te zoeken hoe ze te commercialiseren. Echodyne heeft ook investeringsfinanciering ontvangen van Microsoft-medeoprichter Bill Gates en durfkapitaalfirma Madrona Venture Group .
David Smith , een professor aan de Duke University die metamaterialen onderzoekt en heeft gewerkt met Intellectual Ventures, zegt dat de aanpak van Echodyne zeer flexibele manieren biedt om radiogolven te beheersen. De grootste uitdaging voor het bedrijf, zegt hij, is om complete radarsystemen te maken die kunnen concurreren op de markt. Dat betekent het evenaren van de prestaties van zeer hoogwaardige systemen die tegenwoordig door het leger worden gebruikt om te slagen op de defensiemarkt, en het zorgvuldig beheersen van de kosten voor toepassingen in de auto-industrie.