Hoewel de radartechnologie al meer dan 100 jaar oud is, wordt deze pas de afgelopen 10 jaar gebruikt voor commerciële bewaking. Nadat ze 14 design- en innovatieprijzen hebben gewonnen voor hun werk, spraken we met het team van Axis dat verantwoordelijk is voor het introduceren van radar bij de massa.
(In de afbeelding hierboven van links; Carl-Axel Alm, Andres Vigren, Elin Sällberg, Aras Papadelis, Niklas Lindman en Nicklas Olofsson.)
Het was 2015. Bewakingscamera's werden steeds krachtiger, met steeds hogere resoluties en baanbrekende vooruitgang op het gebied van compressie. Ondanks deze vooruitgang stond de industrie voor een grote uitdaging. Iets wat iedere klant dwarszat: valse alarmen.
"In die tijd hadden camera's geen betrouwbare manier om mensen en voertuigen in de scène te detecteren," legt Aras Papadelis, Expert Engineer bij Axis, uit. "Vogels, insecten op lenzen of zelfs zware regenval en wind activeerden systemen soms honderden keren per dag. Het was een enorm probleem." 's Nachts deed zich het omgekeerde probleem voor. Bij slecht verlichte scènes werden objecten simpelweg gemist of verschillende uitdagende lichteffecten konden valse alarmen veroorzaken.
Innovatie om valse alarmen te voorkomen
Een team van ingenieurs bij Axis kreeg de opdracht om dit op te lossen. Door informatie te verschaffen over snelheid, afstand en richting, ongeacht de lichtomstandigheden, vormde radar een sterke maar ongeteste oplossing. "Het idee was dat radar, als een technologie die is ontworpen om beweging te detecteren en te volgen, betrouwbaarder zou triggeren", voegt Nicklas Olofsson, R&D Director Fixed Cameras & Radar, toe. "Operators zouden veel minder valse alarmen moeten doorzoeken en er zou aanzienlijk minder opslagruimte nodig zijn voor niet-bekeken beeldmateriaal."
De auto-industrie maakte de spreekwoordelijke weg vrij
"Maar er bestond op dit moment niets geschikts in de beveiligingsindustrie", vervolgt Olofsson. "Tot nu toe werd radar alleen gebruikt voor bewakingsdoeleinden door het leger of voor zeer hoogwaardige en dus zeer dure oplossingen." Dit waren gespecialiseerde systemen met een hoog vermogen, die gebieden per vierkante kilometer bestreken en in zulke kleine volumes werden geproduceerd dat de productie extreem duur was. Bovendien "integreerden ze niet gemakkelijk met videobeheersoftware (VMS) en dus was het uiterst technisch om ze te kalibreren zodat ze met camera's konden werken."
Het was in feite de auto-industrie die radar commercieel haalbaar maakte. Rond dezelfde tijd begon men met cruise control en hulpfuncties voor de bestuurder. Deze gebruikten een andere vorm van radar, gebouwd met behulp van arrays van antennes in plaats van de iconische mechanische scanners waaraan veel mensen denken als ze het woord radar horen.
Een team van zes ingenieurs op een missie
"We waren een heel klein team", schetst Papadelis. "Er waren maar drie firmwareontwikkelaars, ik, die ons trackingalgoritme ontwikkelden, één elektronica-ingenieur en één werktuigbouwkundig ingenieur. En niemand van ons had ooit eerder met radar gewerkt. Maar we wisten dat leden van het Products, Concepts & New Ideas (PCNI)-team, en Senior Expert Engineer Carl-Axel 'Cacke' Alm was een van hen, met deze nieuwe autoradars hadden geëxperimenteerd." Ze hadden een werkend prototype gemaakt dat met Axis Camera Application Platform (ACAP) werkte om bewegende objecten, die mensen of voertuigen konden zijn, te melden.
Het project 'Klinger' kreeg vorm
Omdat deze kleinere radars massaal werden geproduceerd, zouden de inkoopkosten voor onderdelen in theorie aanzienlijk lager zijn. De uitdaging was om een leverancier te vinden. "We hebben ons geluk beproefd bij een van de automobielgiganten, maar ze wilden gewoon niet aan ons verkopen. Toch gaven we niet op! Na grondig onderzoek en onderhandelingen vonden we een Duitse radarfabrikant die bereid en in staat was om ons modules te leveren."
Het was de perfecte springplank voor het team. "Het eerste proof-of-concept van het PCNI-team en de aankoop van de radarmodule hebben de dingen echt in beweging gezet", voegt Olofsson toe. "Om het officieel te maken, besloten we om een productproject te starten met de naam 'Klinger', naar korporaal Klinger, die bevriend was met korporaal Radar in de tv-serie M*A*S*H. We wisten dat het veel hard werk en improvisatie zou worden, maar we hadden een pioniersgeest en zetten door."
Het eerste proefproject: een industrieel perceel
"Onze eerste installatiereferentie was een industrieel perceel voor Byggmax, een Zweedse leverancier van bouwmaterialen", vervolgt Olofsson. "De productmanager, Andres Vigren, beschouwde dit als een veelbelovende kandidaat en referentie voor toekomstige installaties. Hij had een korte rit door de stad en het nabijgelegen industrieterrein gemaakt en zag talloze, bijna identieke percelen, elk met meerdere schijnwerpers en camera's om indringers tegen te gaan – die allemaal met dezelfde problemen te maken zouden hebben gehad."
"Het was een mooi en toegankelijk uitgangspunt voor ons", zegt Papadelis. "Hiermee konden we ons concentreren op gebiedsbewaking, waarbij we de afstand tussen een gebouw en de omheining eromheen bewaakten." Het bracht echter een steile leercurve met zich mee, want het team ontdekte al snel dat radar niet zonder uitdagingen was. Eerst was er dekking. "Dit type radars interfereren met elkaar, waardoor het bruikbare aantal apparaten beperkt blijft tot slechts twee", vervolgt hij. "Elin Sällberg, Engineering Manager Core Technologies Radar, richtte enkele jaren later een team op dat zich richtte op signaalverwerking en apparaatcommunicatie." Het werk van haar team is sindsdien belangrijk gebleken om het aantal radars dat kan worden ingezet te vergroten.
Honden lenen en dierentuinen bezoeken om datasets te bouwen
"Ik herinner me nog een van onze eerste tests die 's nachts werden uitgevoerd. Toen we de opname bestudeerden, juichten we "Wow, we kunnen konijnen zien". Een paar minuten later zeiden we: "Nee! We zien de konijnen", lacht Cacke. Dit benadrukte de tweede en even dringende uitdaging van classificatiegegevens. Zonder gegevens die een radar vertellen wat hij identificeert, zouden radars bijna evenveel valse alarmen triggeren als de camera's die ze hoopten te helpen. Deze gegevens bestonden niet.
Er zat maar één ding op. Het team ging met een gecoördineerde inspanning voor dieren zelf grote en uiteenlopende datasets opbouwen (die tot op de dag van vandaag nog steeds worden uitgebreid). Ze haalden overal waar ze konden gegevens vandaan, van het lenen van honden en bezoeken van dierentuinen tot collega's in het buitenland vragen om gegevens over wasberen te verzamelen.
"Ik herinner me dat ik naar een veld buiten Malmö ging waar het 's nachts vol konijnen zat", vertelt Papadelis. "Ik stelde mijn opnameapparatuur om 20.00 uur in en keerde de volgende ochtend vroeg terug om de apparatuur op te halen en de gegevens te verzamelen. Bij een andere gelegenheid heeft een Fins energiebedrijf geholpen door gegevens te verzamelen over konijnen die vaak in hun elektriciteitscentrales kwamen." Met dergelijke classificatiesets kunnen radars hinderlijke detecties effectief verwijderen en negeren en met zeer hoge nauwkeurigheid bepalen of een object een persoon of een voertuig is.
Voor het eerst een bewegende mens volgen
"We hadden een aantal fantastische eurekamomenten", vervolgt hij. "Voor mij was dat toen we voor het eerst in realtime een bewegende mens detecteerden en volgden. Ik herinner me dat ik het prototype van de radar buiten mijn kantoorraam hield en een persoon op mijn scherm zag die door de radar werd gevisualiseerd. Wat een fantastisch gevoel!"
Dankzij deze grote inspanningen was de oefening een succes. Het bewees dat het concept levensvatbaar was en gaf duidelijke focusgebieden voor ontwikkeling.
Ontwikkeling van Axis-radar krijgt vorm
Vanaf het begin van de productontwikkeling richtte de radarontwikkeling van Axis zich op vijf hoekstenen:
- Het team zou gebruik maken van de interne radarontwikkeling van de moduleproductie in plaats van standaard autoradars te gebruiken.
- Het firmwareplatform zou gebaseerd zijn op hetzelfde platform als in alle videoproducten van Axis om de ontwikkelingsprocessen te vereenvoudigen.
- Integratie met bestaande VMS-systemen zou prioriteit krijgen, met name Axis Camera Station (ACS), Genetec en Milestone-systemen.
- Radarinformatie zou als videostream naar het VMS worden gestuurd.
- Apparaten zouden worden gevoed door PoE voor eenvoudige installatie.
Met verschillende lessen op zak ging het team aan de slag met de productie van hun eerste generatie commercieel verkrijgbare producten. "Uit deze eerste projecten bleek dat radar vaak met een visuele camera zou worden gecombineerd", legt Olofsson uit.
"Dit wekte de ambitie om een softwaretoepassing te maken waarmee de radar een PTZ-camera (pan-tilt-zoom) kon aansturen die door de radar gedetecteerde objecten kon volgen terwijl ze zich over een groot gebied bewogen," vervolgt Olofsson, "en vervolgens om uiteindelijk een soort fusion apparaat te maken met zowel video- als radarmogelijkheden."
Lancering van de allereerste radardetector
Slechts één jaar nadat het idee om radar te gebruiken werd geopperd, lanceerde Axis de D2050-VE Network Radar Detector, de eerste commercieel verkrijgbare standalone radaroplossing. Deze radars waren vijf tot dertig keer goedkoper dan alle alternatieven op de markt en waren gemakkelijk te integreren met bestaande bewakingssystemen.
"De lancering van de AXIS D2050-VE Network Radar Detector was een enorm moment voor het team," voegt Andres Vigren toe. "Ik was toen Product Manager en ik herinner me hoe goed klanten en de markt als geheel reageerden op de beschikbaarheid ervan. Het kreeg niet alleen veel positieve aandacht en opmerkingen over hoe innovatief het was, maar het ontving ook onderscheidingen zoals de SIA New Product Showcase Award op ISC West in 2018, waarmee de impact en innovatie in de beveiligingsindustrie werd benadrukt."
Interne productie voor betere controle
"We hebben ook een heel grote beslissing genomen om de volledige productie van radarmodules in huis te halen", voegt Elin Sällberg toe. "Mijn team had volledige controle over de onderdelen die nodig waren om vitale kansen te creëren voor R&D op het gebied van signaalverwerking. En dat wierp zijn vruchten af. Dankzij de eigen productie konden we ons richten op een brede detectiedekking, zodat we met één product 180 graden konden beslaan zonder tussenruimtes. We hadden volledige controle over het ontwerp en konden antennes en signaalverwerking bouwen die geoptimaliseerd waren voor beveiligingstoepassingen. Bovendien, en dat is misschien wel het belangrijkste, hebben we ontdekt hoe we tot zes radars in dezelfde zone konden inzetten zonder interferentieproblemen te krijgen."
De eerste fusion radar-videocamera ter wereld
Radar verspreidde zich snel met verschillende nieuwe generaties apparaten die in de loop der jaren werden gelanceerd. Dankzij het werk van Elin en haar team konden er nu tot acht radars tegelijk worden gebruikt en dankzij vooruitgang in deep learning en software konden klanten radar gebruiken voor allerlei toepassingen. Radargestuurde PTZ-tracking, ontwikkeld door Leif Persson van de PTZ-afdeling en het Podracer-team, was een enorm succes, en toch bleef het idee van een twee-in-één fusion camera een ongrijpbaar doel. Dat was zo tot 2021.
"Het was een echte uitdaging, met een schijnbaar eindeloze reeks problemen", legt Papadelis uit. "Maar we wisten dat het een te goed concept was om op te geven. Dus na veel hard werk en toewijding van het team hadden we eindelijk een werkend prototype dat fusion live op het apparaat kon uitvoeren. Eenmaal in gebruik was het meteen duidelijk dat dit een winnend concept was."
Axis heeft officieel 's werelds eerste fusion radar-videocamera gelanceerd, de AXIS Q1656-DLE. Het apparaat biedt niet alleen de synergieën van deze twee technologieën die perfect gesynchroniseerd werken, maar heeft ook een speciale verkeersmodus voor het verzamelen, visualiseren en gebruiken van voertuigsnelheden voor verkeersstatistieken.
Reflecties over de evolutie van radartechnologie
Niklas Lindman, Product Manager voor radar bij Axis vandaag, kijkt terug op de reis naar dit punt. "Als ik terugkijk op de geschiedenis van waarom we bij Axis radarproducten zijn gaan ontwikkelen en ze later in het camerasysteem zijn gaan integreren, kan ik twee conclusies trekken. Ten eerste worden veel van de veronderstellingen die we een paar jaar geleden deden, vandaag als feiten beschouwd. We volgden ons instinct, omdat we het potentieel van deze ideeën zagen. Het combineren van deze technologieën en ze samenbrengen in één oplossing lijkt achteraf vanzelfsprekend, maar het team is echt buiten de gebaande paden gegaan om dit te realiseren. En tot op de dag van vandaag biedt het nog steeds meerwaarde. Ten tweede piekte en piekt innovatie niet bij de eerste productlancering. Het combineren van verschillende technologieën kan talloze nieuwe ideeën opleveren en vormt de basis voor enkele van de meest innovatieve oplossingen van vandaag. De toekomst blijft er bijzonder rooskleurig uitzien."
Naarmate de bewakings- en beveiligingsindustrie zich verder blijft bewegen in de richting van proactieve en preventieve oplossingen, zullen de details en mogelijkheden die technologieën zoals video-radar fusion bieden, steeds belangrijker worden. Maar dankzij een vakkundig en innovatief team bij Axis, dat de moed, vastberadenheid en gedrevenheid had om hun visie werkelijkheid te maken, hebben we nu radartechnologie op locaties over de hele wereld.
Nicklas Olofsson, Aras Papadelis, Niklas Lindman, Elin Sällberg, Andres Vigren en Carl-Axel 'Cacke' Alm droegen allemaal bij aan dit verhaal.
Speciale dank gaat uit naar het hele 'Klinger'-projectteam, naar PCNI, naar het 'Podracers' -team en naar Leif Persson.
