稻米工程师开发实时3D雷达系统

D.R.A.D.I.S.A，一种用于实时3-D成像的基于冲动的雷达系统，赢得了赖斯大学年度工程设计展示的三大奖品。

赖斯大学的工程学生开发了一个实时3D雷达系统作为汽车行业的下一代碰撞系统的概念。

斯宾塞肯特紧张地站在D.R.A.D.I.S.的队伍中紧张。莱斯大学的年度工程设计展示。判断从大约10分钟开始，他的队友Galen Schmidt疯狂地将电脑代码键入团队定制雷达系统旁边的笔记本电脑中。

肯特，施密特和队友Jeremy Hunt完成了他们的设备 - 基于雷达的雷达，用于实时3-D成像 - 在史诗般的史诗中少于12小时。如果这是过去一周的第三或第四个不眠之夜，这个三重奏就无法记得。他们失去了数量。“我们知道这将是一场比赛，”肯特说。“我们一直在做这个学期。”

三个小时后，该团队将在几分短的分钟内召集两次奖励奖领奖台，以接收两个展示前三大奖品。这是比赛历史上发生的第一次。D.R.A.D.I.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.S.捕获了5,000美元的工程卓越奖，以及3,000美元的工程设计创新奖。

该系统被设计为用于汽车行业的下一代碰撞系统的概念证明。当物体接近时，汽车感觉中的当前雷达系统，但它们不会尝试以映像它们。d.r.a.d.i.s.s.做。它的16个脉冲雷达天线馈送数据到高端游戏显卡，它使用超过2,000个处理核心来完成每秒大约一万亿计算。

“他们在经验丰富的练习工程师中或高于我看过的水平，”D.R.A.D.I.S.“教师导师加里伍德，电气计算机工程实践教授。“系统设计和集成都是一个导游和高电线法案。”

伍兹表示，三重奏设置了一个“非常激进的”计划，该计划呼吁定制设计或实现天线，印刷电路板，低级软件和高级图像重建算法。

“他们让系统在设计展示前几个小时工作，”他说。“没有错误的空间。”

对于许多人来说，雷达这个词仍然唤起屏幕上的薄层的冷战时代图像和旋转天线。这种雷达通过在连续光束中发送微波来工作。当微波撞击一个物体时，有些反映回来，通过读取那些反射，“连续雷达”系统可以告诉对象的距离以及它移动的速度有多快。

d.r.a.d.i.s.'“脉冲雷达”技术不同。它使用频率左右10个Gigahertz的频率短爆发。功率水平比手机小约1000万倍，这意味着脉冲只行驶就是短距离。但是因为它们是脉冲，它们具有非常大的带宽，这意味着反射信号包含关于目标的大量信息。

为了建立他们的天线阵列，肯特，亨特和施密特购买了来自启动XETHRU的16个现成的脉冲雷达收发器芯片，一种称为“现场可编程门阵列”（FPGA）和像那些类似的ARM处理器的重新编程的硬件用于智能手机。D.R.A.D.I.S的几乎所有其他东西。是定制的，包括每个收发器和背板电路板的16个电路板，允许收发器与FPGA通信，并保持同步到秒的三万千分之一。该团队还写了超过10,000行的计算机代码。

Team D.R.A.D.I.S的团队的赞助商Aydin Babakhani，米饭电脑工程助理教授，“尝试将现成的低功率雷达收发器集成到实时3-D成像系统中是首先。

“他们尚未显示它正在产生3-D图像，但它们仍然工作并希望在开始之前完成，”Babakhani说。“如果他们这样做，我们认为这将是世界上第一个基于脉冲的实时3-D成像系统。”

他说D.R.A.D.I.S.作为概念证明是重要的，因为它显示了也可以使用在更加异落波长的研究级收发器（例如Terahertz范围）来实现的。

“就潜在的应用而言，该团队已经证明的实时图像处理可用于汽车行业和医疗应用的安全筛查，”巴基纳尼说。

“具有安全性，例如，已经用于机场筛选的全身扫描仪非常昂贵，巨大，”他说。“如果是D.R.A.D.I.S.”技术完全开发，它可以在成本的一小部分提供类似类型的筛选，并且它将更紧凑。“

肯特，施密特和亨特表示，巴巴尼的研究组的成员裴宇陈的先前研究，在最后秋天的设计阶段的早期阶段有助于。陈已经发布了关于图像处理的研究，其中单个收发器设置具有与团队设想的多天线设备的相似之处。

“我们不确定，此时，我们要使用哪种类型的雷达，但我们认为我们至少应该熟悉他所做的事情，”施密特说。“他有现有的代码，他正在使用他从他的项目中使用他使用的数据来生成图像，所以我们查看了那个代码，确定了它的工作原理，并开始考虑我们如何为我们的扩展和改善它的方式系统。”

在展示之前，该团队在500小时内花费了超过500小时的撰写D.R.A.D.I.S的计算机代码。对于初学者，Hunt编译了一个自定义版本的系统的嵌入式Linux。图像处理在NVIDIA显卡完成，拥有四个容量的TERAPOPS和一个往返2,048个处理器核心。Schmidt还使用名为CUDA的NVIDIA处理库写了图像处理代码。此外，该团队必须为图形用户界面以及软件创建自己的软件，以重新调用FPGA控制器。

虽然团队成员在本月毕业于电气工程学位，但是D.R.A.D.I.S.将在巴巴尼的实验室生活。陈某和研究小组的其他成员正在与团队合作，转移所有软件和硬件，以便他们可以调整设置与他们正在研究实验室的各种芯片组。

“我们都希望将来被使用，”亨特说。“从一开始，我们的目标是建立D.R.A.D.I.S.以这样的方式是模块化，博士和他的学生可以在不同的芯片组中弹出并建立我们所做的事情。“

图像：杰夫菲特洛/赖斯大学