【海外新闻】新型雷达系统诞生，可更好地保护行人；新型电池充电速度比锂离子电池快十倍

1、新型雷达系统诞生 可更好地保护行人

尽管当前许多汽车都已经配备了行人检测雷达系统，但相关系统仍然很容易被建筑物或其它车辆等障碍物所阻挡。德国应用科学研究机构弗劳恩霍夫（Fraunhofer）的研究人员开发出新型雷达传感器系统，可解决上述问题。当有行人跑向马路或车辆时，该系统会向驾驶员和自动驾驶汽车发送预警。此外，它还可借助人工智能解释并理解所有路况。

（图片来源：弗劳恩霍夫协会）

在HORIS项目中，弗劳恩霍夫高频物理和雷达技术研究所FHR、集成式电路研究所IIS以及弗劳恩霍夫应用中心“互联网出行和基础设施”致力于改善交通安全，尤其是存在大量道路使用者的情况下。弗劳恩霍夫FHR团队经理Reinhold Herschel博士表示：“过去，车辆预警系统仅在有物体接近使发出警报，但现在我们更关注合理预测行为。”如果有小孩横穿马路，该传感器可在该小孩刚开始移动时就预测到可能发生的危险，从而争取到宝贵的时间，甚至可以挽救生命。

起初，该传感器将被安装于基础设施的关键部位，如公交车和有轨电车车站监测等待人员的速度，并向附近车辆传输数据。由于这些雷达不会记录光学图像，因此目前并不存在隐私和数据保护问题。长期来看，还可实现在汽车的雷达传感器中使用评估算法。

三家研究所已基于各自所长分配了研发任务。弗劳恩霍夫FHR负责技术领域，并研发算法。该算法可以识别目标物为人类、设置标记并测量行人行进速度。在触发错误警报和不及时发出警报间存在分界线，但是雷达传感器可在每秒内进行约百次的测量从而解决上述问题。只有在多次测量中，行人均以给定的最低速度接近马路时，该警报才会被触发。

弗劳恩霍夫IIS专注于参考测量技术以及运动捕捉。弗劳恩霍夫IIS团队经理Nicolas Witt表示：“进行测量时，L.I.N.K.测试和应用中心提供了独特可能性：大厅很大，可建造一个公交站以及组装车辆。”在L.I.N.K.会场，研究团队使用30个运动捕捉摄像头进行多次测量，可检测到600平方米内被小标记标记的人。目前市场上这种规模的运动捕捉系统非常少。

弗劳恩霍夫已确定适合的测试方案并负责其开发。应用中心负责人Gordon Elger教授表示：“例如，我们在德国英戈尔施塔特应用技术大学（Technische Hochschule Ingolstadt）的一个测试公交车车站安装了两个雷达传感器，可从多个角度监控周边环境。”未来，如果公交站有很多候车的人，传感器可通知互联和自动驾驶车辆降低速度。反之，如果公交站一个人也没有，汽车可以最大允许车速驶过。

三家弗劳恩霍夫研究所的合作不止于此，他们还计划基于HORIS的发现继续开展后续项目，从而进一步优化传感器，不仅只是检测行人是否接近马路，还会考虑行人如何和为何会作出上述行为。除了检测行人接近车辆外，该系统还将使用人工智能和额外的红外线摄像头了解整体状况，提高系统的反应时间。例如，如果有球滚到路上，几秒后就会有小孩来捡；如果公交车停了，很可能会有人横穿马路赶车。通过检测整体状况而不是仅仅是个人的动作，该系统可提前几秒向驾驶员发出警报，争取到额外的宝贵时间，并有助于防止危险情况发生。

最后，尽管系统仍在早期开发阶段，但研究团队已经在英戈尔施塔特应用技术大学园区内的一个公交车站进行了演示。这里配备的两套雷达传感器能够一次对最多8位行人展开检测，并确定其中是否有人正在向道路方向行进。

2、新型电池充电速度比锂离子电池快十倍

很难想象我们的日常生活中没有锂电池。

它们主导了便携式电子设备的小电池市场,也普遍用于电动汽车。与此同时,锂离子电池也存在许多严重的问题,包括:潜在的火灾隐患、低温下的性能损失以及废旧电池处理对环境的重大影响。

据该研究团队的领头人、圣彼得堡大学电化学系教授奥列格-列文介绍,化学家们一直在探索将氧化还原活性的含硝基基聚合物作为电化学储能材料。这些聚合物的特点是能量密度高,由于快速氧化还原动力学,充电和放电速度快。这种技术的实施面临的一个挑战是电导率不足。即使使用高导电性添加剂,如碳,也会阻碍电荷收集。

圣彼得堡大学的研究人员为了寻找克服这一问题的解决方案,合成了一种基于镍硒复合物（NiSalen）的聚合物。这种金属聚合物的分子就像一根分子线,将能量密集的硝酰垂体连接在上面。该材料的分子结构使其能够在较宽的温度范围内实现高电容性能。

"我们在2016年提出了这种材料的概念。那时,我们开始开发一个基础项目“基于有机金属聚合物的锂离子电池电极材料”。该项目得到了俄罗斯科学基金会的资助。在研究这一类化合物的电荷传输机制时,我们发现有两个关键的发展方向。首先,这类化合物可以作为保护层,覆盖在电池的主导体电缆上,否则就会用传统的锂离子电池材料制成。其次,它们可以作为电化学储能材料的活性成分,"Oleg Levin解释说。

这种聚合物的研发花了三年多的时间。在第一年,科学家们测试了这种新材料的概念:他们将单个组件组合起来,模拟导电骨架和具有氧化还原活性的含硝基的悬垂物。重要的是要确保结构的所有部分都能协同工作,并相互加强。下一阶段是化合物的化学合成。这是项目中最具挑战性的部分。这是因为有些成分极为敏感,即使是科学家最轻微的错误也可能导致样品的降解。

在获得的几种聚合物试样中,只有一种试样是足够稳定和高效的。新化合物的主链是由镍与salen配体的复合物形成的。一种能够快速氧化和还原(充放电)的稳定自由基通过共价键与主链相连。"使用我们的聚合物制造的电池将在几秒钟内完成充电--比传统的锂离子电池快约十倍。这一点已经通过一系列实验得到了证明。但是,现阶段,它的容量仍然落后于锂离子电池,比锂离子电池低30-40%。Oleg Levin说："我们目前正在努力改善这一指标,同时保持充放电速率。

新电池的阴极已经制造完成--一个用于化学电流源的正极。现在我们需要负极--正极。事实上,它不需要从头开始制作--可以从现有的电极中选择。将它们搭配在一起,将形成一个系统,在某些领域,可能很快就会取代锂离子电池。

"新电池能够在低温下工作,在快速充电至关重要的地方,它将是一个很好的选择。它的使用是安全的--没有任何可能构成燃烧危险的东西,不像现在普遍使用的钴基电池。此外,它还大大减少了可能对环境造成危害的金属含量。Oleg Levin说："我们的聚合物中含有少量的镍,但比锂离子电池中的镍含量少得多。