미래의 운송을 더 안전하게 만들기 위한 안개 속의 센서 테스트

안개 속에서 안전하게 작동할 수 있는 자율 비행 드론과 자율 택시는 미래 지향적으로 들릴지 모르지만 Sandia National Laboratories의 안개 시설에서 새로운 연구가 미래에 더 가까이 다가가고 있습니다.

안개는 사람과 센서가 물체를 감지하기 어려워지면 물, 공기 및 육지로의 여행을 위험하게 만들 수 있습니다. Sandia의 포그 시설의 연구원은 컴퓨터 이미징의 새로운 광학 연구와 Advanced Air Mobility, Teledyne FLIR 및 기타 분야에서 일하는 NASA 연구원과 협력하여 주문형으로 측정하고 반복적으로 생산할 수 있는 맞춤형 포그에서 센서를 테스트함으로써 이러한 문제를 해결하고 있습니다.

2014년에 지어진 Sandia의 안개 챔버는 길이가 180피트, 높이가 10피트, 너비가 10피트입니다. 챔버는 안개를 가두기 위해 플라스틱 시트로 둘러싸여 있습니다. 팀이 테스트를 시작하면 64개의 노즐이 물과 소금의 맞춤형 혼합물을 뿌릴 때 쉿 소리를 냅니다. 스프레이가 퍼지면서 습기가 생기고 짙은 안개가 형성됩니다. 머지 않아 내부의 관찰자는 에어로졸을 통해 벽, 천장 또는 입구를 볼 수 없으며 몇 피트 떨어진 사람과 물체가 가려지거나 완전히 숨겨집니다.

Sandia의 연구원들은 시간이 지남에 따라 안개가 어떻게 형성되고 변화하는지 이해하기 위해 안개의 속성을 주의 깊게 측정합니다. 환경 매개변수를 조정하여 연구원은 자연적으로 발생하는 안개와 더 잘 일치하도록 안개 속성을 변경할 수 있습니다.

화학 엔지니어인 Andres Sanchez는 "우리 팀은 시설에서 생성되는 안개를 측정하고 완전히 특성화할 수 있으며 다른 날에도 유사한 안개를 반복적으로 생성할 수 있습니다. "센서가 안개 속에서 어떻게 작동하는지 테스트할 때 일관되고 측정 가능한 조건을 유지하는 것이 중요합니다."

NASA Ames Research Center의 연구원들은 최근 Sandia를 방문하여 상용 센서가 안개 속 장애물을 어떻게 인지하는지 테스트하기 위한 일련의 실험을 수행했습니다. The Revolutionary Aviation Mobility 그룹은 NASA Transformational Tools and Technologies 프로젝트의 일부입니다.

이 프로젝트의 수석 NASA 엔지니어인 닉 크레이머(Nick Cramer)는 “자율 비행체에 들어갈 수 있는 인식 기술을 테스트했습니다. “우리는 이 차량이 우리 영공에서 안전하게 작동할 수 있도록 하고 싶습니다. 이 기술은 조종사의 눈을 대체할 것이며 우리는 모든 유형의 날씨에서 이를 수행할 수 있어야 합니다."

팀은 챔버에 고정된 드론을 표적으로 설정한 다음 다양한 센서를 테스트하여 안개 속에서 드론을 얼마나 잘 인지할 수 있는지 확인했습니다.

Cramer는 "Sandia National Laboratories의 안개 챔버는 이 테스트에 매우 중요합니다. “이를 통해 매개변수를 실제로 조정하고 장거리에 대한 변화를 관찰할 수 있습니다. 우리는 항공 우주 환경과 관련된 장거리 및 다양한 유형의 안개를 복제할 수 있습니다.” Cramer는 자가 비행 기술의 과제 중 하나는 많은 소형 차량이 근접 비행을 한다는 점이라고 말했습니다.

Teledyne FLIR은 Sandia의 안개 시설에서 자체 적외선 카메라를 테스트하여 보행자 및 기타 물체를 얼마나 잘 감지하고 분류하는지 확인했습니다. Teledyne FLIR의 자동차 엔지니어링 이사인 Chris Posch는 자동 긴급 차단 및 미래의 자율 차량과 같은 고급 운전자 지원 시스템 기능을 통해 오늘날 차량의 안전성을 모두 향상시키는 데 카메라가 사용될 수 있다고 말했습니다.

Posch는 "안개 테스트는 매우 순간적이고 일반적으로 물방울 크기, 일관성 및 안개 또는 안개의 반복성에서 볼 수 있는 많은 고유한 차이가 있기 때문에 자연에서 수행하기가 매우 어렵습니다."라고 말했습니다. "Sandia 안개 시설은 다양한 수분 함량과 크기로 안개를 반복적으로 생성할 수 있기 때문에 시설은 철저한 과학적 방식으로 테스트 데이터를 수집하는 데 중요했습니다."

Sandia와 Teledyne FLIR는 실화상 카메라, 장파 적외선 카메라, 중파 적외선 카메라, 단파 적외선 카메라 및 라이더를 포함한 차량 안전 센서로 여러 성능 테스트를 수행했습니다. Posch는 그 결과 Teledyne FLIR의 장파장 적외선 카메라가 가시 카메라가 어려운 대부분의 안개 속에서 보행자와 기타 물체를 정확하게 감지하고 분류할 수 있음을 보여주었다고 말했습니다.

Sandia 연구원 팀은 최근 Optics Express에 컴퓨터 이미징을 사용하는 3년 프로젝트의 현재 결과와 안개 속에서 빛이 전파되고 산란되어 센서가 물체를 감지, 위치 지정 및 이미지화할 수 있도록 하는 알고리즘을 만드는 방법에 대한 과학을 설명하는 논문을 발표했습니다. 안개.

"안개와 산란광을 통해 보는 현재의 방법은 비용이 많이 들고 제한적일 수 있습니다."라고 전기 엔지니어이자 프로젝트 책임자인 Brian Bentz가 말했습니다. "우리는 감지 및 상황 인식 기능을 개선하기 위해 안개 속에서 빛이 전파되고 산란되는 방식에 대해 알고 있는 것을 사용하고 있습니다."

전기 엔지니어이자 프로젝트 책임자인 브라이언 벤츠(Brian Bentz)는 팀이 안개를 통해 물체와 감지기(보통 카메라의 픽셀)로 빛이 전파되는 방식을 모델링한 다음 해당 모델을 반전시켜 빛이 어디서 왔는지와 빛의 특성을 추정했다고 말했습니다. 물체. 모델을 변경하여 이 접근 방식을 가시광선 또는 열광선과 함께 사용할 수 있습니다. Bentz는 팀이 이 모델을 사용하여 안개 속에서 물체를 감지, 위치 지정 및 특성화했으며 프로젝트의 마지막 해에 물체를 이미징하는 작업을 할 것이라고 말했습니다.