211service.com
Metamaterial Radar kan forbedre bil- og dronesynet
Mange mennesker leger med små dronefly i deres baghave i disse dage. Tom Driscoll, medstifter og teknologichef i en startup kaldet Echodyne , kan være den eneste, hvis quadcopter pakker den slags sofistikerede radar, der bruges på kampfly. Vi fløj den rundt, undgik kollisioner og låste os fast på en af vores ingeniører og fulgte ham rundt i min baghave, siger Driscoll.
Radarinstrumenter, der kan bruges på den måde, er normalt omfangsrige og ekstremt dyre. Echodyne arbejder på en enhed, der er kompakt og billig nok til at blive brugt bredt.
Radarsystemer fungerer ved at udsende radiobølger og bruge de ekkoer, der hopper tilbage til at skabe et billede af et objekt. Nogle radarsystemer bruger elektronik til aktivt at styre deres udgående radiobølger, i stedet for bare mekanisk at feje en stråle i et fast mønster. Dette giver dem mulighed for samtidig at scanne himlen for objekter og spore specifikke objekter med høj nøjagtighed. Men de komplekse enheder, der normalt er nødvendige for at styre radiobølger rundt, kendt som faseskiftere, gør en sådan elektronisk scanningsradar dyr og omfangsrig.
Dette ark af billigt metamateriale kan bruges til at styre radarstråler rundt.
Driscolls drone bærer et elektronisk scannende radarinstrument, der ikke har en konventionel faseskifter. De udgående radiobølger styres med en meget enklere enhed, bygget ved hjælp af teknikker lånt fra et relativt nyt forskningsområde om det, der er kendt som metamaterialer.
Metamaterialer giver en måde at omgå mange af de fysiske begrænsninger, der tidligere har defineret, hvordan ingeniører kunne kontrollere radio, lys og lydbølger. For eksempel, mens konventionelle linser har brug for deres karakteristiske form for at bøje lysstråler i fokus, kan en metamateriale linse bøje lys på samme måde, mens den er perfekt flad.
Metamaterialer er lavet af gentagne strukturer, der er mindre end bølgelængden af den elektromagnetiske stråling, der manipuleres. Echodyne fremstiller sine metamaterialer ved at spore gentagne mønstre af kobberledninger på et almindeligt printkort.
Denne drone har en avanceret elektronisk scanning radar om bord, udstyr som regel alt for omfangsrigt og dyrt til så små fartøjer.
Et bord med flere lag af sådanne ledninger kan dirigere radarstråler. Og påføring af forskellige spændinger på nogle dele af ledningerne gør det muligt aktivt at styre strålen, som en faseskifter ville gøre. Enhver producent af printkort kunne producere disse, siger Driscoll.
De radarsystemer, som militæret bruger, starter typisk ved omkring 100.000 $, siger Eben Frankenberg, CEO og en anden medstifter af Echodyne. Han siger, at hans virksomhed håber at masseproducere kompakte radarsystemer, der kun koster hundredvis eller tusindvis af dollars.
Driscoll siger, at det kunne få scanningsradar til at blive en standardsensor for køretøjer og robotter. Nogle autonome prototyper, inklusive Googles, bruger roterende lasersensorer til at se verden omkring dem i 3D. Den teknik kan kortlægge verden i meget høj opløsning, men dens rækkevidde falder i tåge eller sne. Radar har ikke den begrænsning, siger Driscoll.
Echodyne har også planer om at tilbyde sine systemer til militæret, og at erstatte den radar, der allerede er i brug kommercielt: de snurrende retter, der ses på færger og andre både, der skaber simple kort ved f.eks. at feje en stråle rundt, eller de små faste sensorer i nogle biler, der tillader et adaptivt fartpilotsystem at holde sikker afstand til den forankørende bil.
Echodyne blev skabt af patentlicensfirmaet Intellektuelle ventures . I 2013 oprettede Intellectual Ventures en enhed dedikeret til at opbygge en portefølje af patenter for metamaterialer, og til at finde ud af, hvordan man kommercialiserer dem. Echodyne har også modtaget investeringsfinansiering fra Microsofts medstifter Bill Gates og et venturekapitalfirma Madrona Venture Group .
David Smith , en professor ved Duke University, der forsker i metamaterialer og har arbejdet med Intellectual Ventures, siger, at Echodynes tilgang giver meget fleksible måder at kontrollere radiobølger på. Virksomhedens største udfordring, siger han, er at lave komplette radarsystemer, der kan konkurrere på markedet. Det betyder at matche ydeevnen af meget avancerede systemer, der bruges af militæret i dag for at få succes på forsvarsmarkedet, og omhyggeligt at kontrollere omkostningerne til applikationer i bilindustrien.