Næste generations teknologi kommer til en selvkørende bil nær dig

Typisk, navigationssystemer til autonome biler bruger synligt lys til at identificere fremmedlegemer. Dette virker det meste af tiden. Men i tåget, tåget, eller regnfulde forhold, selvkørende biler bliver et rådyr i forlygter, stort set uvidende om kommende forhindringer. Spredt lys forvirrer bilens system, dermed sløre skelnen mellem virkelige objekter og refleksioner fra selve det spredte lys. Under disse forhold, autonome biler kan ikke genkende kommende forhindringer, der ville være let identificerbare for det menneskelige øje.

For at se igennem farlige forhold, sensorer i bilerne har brug for teknologi, der kan forudsige forhindringer, der ikke umiddelbart er tydelige. Heldigvis, Jayakanth Ravichandran, en adjunkt i Mork Family Department of Chemical Engineering and Materials Science ved USC Viterbi, ønsker at udvikle nye elektroniske og optiske materialer, der gør det muligt for det, han kalder "næste generations teknologier" at forbedre den teknologi, der omgiver mennesker i deres hverdag, herunder selvkørende biler.

"Se på smartphones, computere og LED-tv omkring dig, " sagde Ravichandran. "Ingen af ​​disse eksisterede, i det mindste i den nuværende form, 10 til 20 år siden. Disse er mulige på grund af forskning i materialer, der anvendes i disse teknologier. Min gruppe ser på at udvikle materialer, der vil blive brugt i teknologier i de næste ti til tyve år."

Ravichandrans seneste forskning, udført med ph.d.-studerende Shanyuan Niu, Boyang Zhao, og masterstuderende Yucheng Zhou, fundet materialer, der kan fundamentalt ændre den måde, autonome biler fungerer på. Ravichandrans gruppe samarbejdede tæt med Han Wang, en assisterende professor i Ming Hsieh Department of Electrical Engineering ved USC Viterbi og Mikhail Kats, en assisterende professor ved University of Wisconsin, Madison og dette værk blev for nylig udgivet i Naturfotonik .

Selvom det synlige lys, der typisk bruges af autonome biler til at identificere forhindringer, ikke kan fungere i tåge, røg eller regn, infrarødt lys kan se igennem sådanne forhold. Følgelig, udvikling af nye infrarøde enheder til at fungere under disse disige synsforhold kunne i høj grad forbedre sikkerheden for selvkørende biler, sagde Ravichandran.

Hans laboratorium har netop opdaget et materiale, der kunne fungere i sådanne infrarøde enheder.

Materialet - en sammensætning med den kemiske formel, BaTiS3 – kunne blive funktionel i termiske billedsystemer, én type infrarød enhed.

Termiske billeddannelsessystemer kan genkende ændringer i et objekts temperatur ved at spore mængden af ​​stråling, der udsendes fra det pågældende objekt. Ved at følge temperaturændringerne for bestemte objekter, termiske billedsystemer kan identificere bevægelser selv i fravær af udsyn – en afgørende funktion for selvkørende biler.

For et effektivt termisk billeddannelsessystem, der skal være en detektor til at registrere varmestrålingen og give en læsbar respons, samt et system til filtrering og manipulation af indkommende stråling.

BaTiS3 fungerer i øjeblikket som et filter for den indkommende stråling. Det kan snart også fungere som en detektor.

"Vi undersøger det nu, " bemærkede Ravichandran. "Vigtigst af alt, der er subtile forbindelser mellem enhedens ydeevne og materialeegenskaberne. Vores opgave er at identificere det og lede efter den rigtige type materialer baseret på denne forståelse."

Selvom hans laboratoriums projekt stadig er i de tidlige stadier, Ravichandran sagde, at hans teams næste skridt er at lave en fungerende enhed ud af materialet, så de kan bringe det til markedet. Han håber også at finde andre sammensætninger, der kan fungere i termiske billeddannelsessystemer endnu bedre end BaTiS3.

Implikationerne af laboratoriets resultater er også spændende til brug uden for autonome køretøjssensorer.

"Der er muligheder for at bruge disse materialer til at mærke miljøforurenende stoffer, og biologiske agenser i luften, " sagde Ravichandran. "Hvis der er en form for luftbåren sygdom, at identificere disse biologiske partikler kan blive meget let med denne teknologi.

"Der er så mange applikationer, der kan ske."