在雷達(dá)研究領(lǐng)域，初創(chuàng)公司NPS（Neural Propulsion Systems：神經(jīng)推進(jìn)系統(tǒng)）利用數(shù)學(xué)上的突破，使雷達(dá)看得更快、更遠(yuǎn)、更清楚。

NPS.ai公司的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官貝赫魯茲·雷茲瓦尼（Behrooz Rezvani）博士解釋了NPS的AtomicSense算法，該算法基于加州理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院科學(xué)家創(chuàng)建的Atomic Norm。

雷茲瓦尼此前創(chuàng)辦過電信業(yè)公司Ikanos（被高通公司收購）和Quantenna（被安森美半導(dǎo)體公司收購）。在他職業(yè)生涯的早期，他曾在通用電氣公司從事核磁共振成像系統(tǒng)工作，還在西門子辦公室從事高分辨率超聲波工作。

關(guān)于核磁共振和超聲波，他說：“這兩個(gè)系統(tǒng)在檢測(cè)信號(hào)是都存在根本性問題。在某種層面上，雷達(dá)也是一種發(fā)送信號(hào)并接收信號(hào)的系統(tǒng)?！?/p>

他在五年前創(chuàng)辦了NPS，主要用于搜救無人機(jī)，以便當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，在肉眼無法看清的樹林深處艱難地帶找到人和動(dòng)物。

“我意識(shí)到，這種想法背后的算法相當(dāng)復(fù)雜。因此，我最終與加州理工學(xué)院的巴巴克·哈希比（Babak Hassibi）教授取得了聯(lián)系，選擇了應(yīng)用于數(shù)學(xué)領(lǐng)域的最新突破——原子范數(shù)（Atomic Norm）?！?雷茲瓦尼說。

哈希比證實(shí)，將原子范數(shù)應(yīng)用于雷達(dá)是可能的。

AtomicSense的優(yōu)勢(shì)

雷茲瓦尼說，當(dāng)雷達(dá)信號(hào)返回時(shí)，它通常被混在一起，有很多噪音，因此，需要進(jìn)行處理。

“你必須做大量的提取信號(hào)的工作。這與我們?cè)诤舜殴舱窕虺曋兴龅臎]有什么不同。在我們?nèi)コ胁槐匾脑胍糁?，這些返回的信號(hào)無法理解，這就是雷達(dá)?！崩灼澩吣岜硎?。

他說，使用傳統(tǒng)的雷達(dá)，它會(huì)發(fā)送一連串的信號(hào)，等待信號(hào)回來，然后研究細(xì)節(jié)，弄清楚什么樣的目標(biāo)和什么樣的物體產(chǎn)生了這些特征，進(jìn)行破譯，得出10個(gè)或5個(gè)不同的結(jié)果對(duì)象。

“從根本上說，我們所做的是不同的，是基于空間和新的數(shù)學(xué)。它的出發(fā)性問題是：‘有多少個(gè)特征可以解釋這個(gè)圖像？’然后尋找所有可能的特征，促成最終的圖像。從本質(zhì)上講，我們從另一個(gè)方面解決這個(gè)問題?！?雷茲瓦尼解釋道。

也就是說，AtomicSense不是看單個(gè)物體，而是通過整個(gè)畫面來進(jìn)行識(shí)別。在同一時(shí)間內(nèi)尋找電磁特征，尋找正在返回的信號(hào)。

“你希望能夠識(shí)別出300米外的街道中央帶著狗散步的行人，因?yàn)楫?dāng)你以60-80公里/時(shí)的速度在街上行駛時(shí)，你不希望發(fā)生事故。而其他傳感器發(fā)現(xiàn)的的時(shí)候，通常已經(jīng)太晚了?！彼赋觥?/p>

他把以前的雷達(dá)系統(tǒng)稱為雷達(dá)2.0，把NPS的AtomicSense稱為雷達(dá)3.0。他們專注在原子神經(jīng)處理（Atomic neural processing），雷茲瓦尼認(rèn)為，從根本上說，這比目前最先進(jìn)的技術(shù)還要高出幾個(gè)量級(jí)。

NPS創(chuàng)建了一個(gè)四級(jí)自主傳感器融合平臺(tái)，利用其AtomicSense平臺(tái)測(cè)試多波段寬孔雷達(dá)以及相機(jī)和激光雷達(dá)（LiDAR）。

AtomicSense與激光雷達(dá)

雷茲瓦尼表示，AtomicSense雷達(dá)檢測(cè)比傳統(tǒng)雷達(dá)好十倍，而且做得和激光雷達(dá)一樣好。

“我們的重點(diǎn)主要在雷達(dá)上，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為攝像機(jī)會(huì)越來越好。因此，隨著時(shí)間的推移，可能不需要在方程式中同時(shí)使用相機(jī)和激光雷達(dá)。但這有可能在不久的將來發(fā)生變化。”他補(bǔ)充說，“你不能用任何其他傳感器取代雷達(dá)，因?yàn)槔走_(dá)獨(dú)有的工作方式——它解決了許多激光雷達(dá)和相機(jī)都無法解決的問題?！?/p>

AtomicSense平臺(tái)是一個(gè)基于原子范數(shù)的專利軟件平臺(tái)。它可以在低端GPU、中央處理器或通過邊緣計(jì)算運(yùn)行。與之相比，激光雷達(dá)就昂貴很多了，因?yàn)樗腔跈C(jī)械光學(xué)件，必須非常精確。激光雷達(dá)對(duì)灰塵很敏感，維護(hù)費(fèi)用也很高。

NPS AtomicSense雷達(dá)處理的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，它比傳統(tǒng)平臺(tái)有更少的誤報(bào)，并提供更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，它在更多情況下更安全，可靠性更高。

根據(jù)雷茲瓦尼的介紹，它可以檢測(cè)到在600米處穿越十字路口的汽車，探測(cè)距離可以達(dá)到傳統(tǒng)雷達(dá)的2.5倍。

目前，NPS仍在不斷地測(cè)試其傳感器平臺(tái)。

“我們用這個(gè)平臺(tái)把所有的傳感器集中在一起，繼續(xù)進(jìn)行研究。我們有一個(gè)多平臺(tái)系統(tǒng)，可以仔細(xì)觀察所有的場(chǎng)景，并決定哪一個(gè)需要改進(jìn)。” 雷茲瓦尼說，“我們對(duì)整個(gè)自主性生態(tài)系統(tǒng)的最大增值是在雷達(dá)方面，它是目前的薄弱環(huán)節(jié)。我們正在用我們的軟件帶來突破性的進(jìn)展。”

他介紹說，NPS可以用于汽車的信號(hào)處理軟件，也可以進(jìn)行國防應(yīng)用，如雷神公司（美國的大型國防合約商）。使用AtomicSense，客戶可以使用更少的雷達(dá)來達(dá)到同樣的性能，或者有可能取代激光雷達(dá)以節(jié)省成本。

“我們的最終目標(biāo)是拯救生命?！?雷茲瓦尼透露，“我們已經(jīng)和幾個(gè)客戶談過包括人工智能領(lǐng)域，汽車制造商以及Tier 1供應(yīng)商。此外，還有一些國防公司?！?/p>