Μαθήματα:
- Βοήθεια οδήγησης
- Ραντάρ
- Λιντάρ
Βοήθεια οδήγησης:
Τα συστήματα που εμπίπτουν στον όρο «υποβοήθηση οδήγησης» υποστηρίζουν τον οδηγό στην οδήγηση. Γενικά, η υποβοήθηση οδήγησης χρησιμεύει για την αύξηση της ασφάλειας. Συχνά πολλά συστήματα συνεργάζονται για να επιτύχουν το επιθυμητό αποτέλεσμα. Τα ακόλουθα συστήματα μπορούν να ταξινομηθούν ως υποβοήθηση οδήγησης:
- LDW (Country Departure Warming). Λειτουργία: ειδοποίηση κατά τη διέλευση της οριοθέτησης λωρίδας.
- TSR (Traffic Sign Recognition). Λειτουργία: αναγνωρίζει τα σήματα κυκλοφορίας και ειδοποιεί τον οδηγό για αυτά.
- ACC (Active Cruise Control). Λειτουργία: διατηρεί αυτόματα την απόσταση από το προπορευόμενο όχημα.
- BSD (Blink Spot Detection). Λειτουργία: ειδοποίηση οχημάτων στο τυφλό (τυφλό) σημείο.
- ALC (Adaptive Light Control). Λειτουργία: αυτόματη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των φώτων και μερικές φορές περιστροφή του ανακλαστήρα.
- Συστήματα πριν από τη συντριβή. Λειτουργία: αυτόματο φρενάρισμα για την αποφυγή συγκρούσεων.
- Ανίχνευση πεζών. Λειτουργία: ανίχνευση πεζών.
- Ανίχνευση βροχής/φωτός. Λειτουργία: Οι υαλοκαθαριστήρες ανάβουν και σβήνουν αυτόματα όταν ανιχνεύουν βροχή.
- HDC (Hill Descent Control). Λειτουργία: υποβοήθηση κατάβασης.
- Υποβοήθηση συγκράτησης/εκκίνησης σε ανηφόρα. Λειτουργία: ενεργοποιήστε το χειρόφρενο όταν είναι ακίνητο σε ανηφόρα και αφήστε το όταν απομακρύνεστε.
- Σύστημα surround view. Λειτουργία: σύστημα ολόπλευρης όρασης που χρησιμοποιεί διάφορες κάμερες.
- Προσαρμοζόμενος φωτισμός μεγάλης σκάλας/καμπύλης. Λειτουργία: αντιθαμβωτικό σύστημα για την αντίθετη κυκλοφορία.
- Αυτόματο πάρκινγκ. Λειτουργία: αυτόματο σύστημα στάθμευσης.
- Ανίχνευση υπνηλίας οδηγού. Λειτουργία: Ανίχνευση της εγρήγορσης του οδηγού, π.χ. αποκοιμήθηκε.
- Σύστημα πλοήγησης. Λειτουργία: Πλοηγηθείτε στον καθορισμένο προορισμό. Με ένα υβριδικό αυτοκίνητο, η κατάσταση φόρτισης μπορεί να προσαρμοστεί στην καθορισμένη διαδρομή.
Ένας συνδυασμός των παραπάνω συστημάτων αποτελεί τη βάση για ένα αυτοκίνητο αυτόνομης οδήγησης. Εξαρτήματα όπως ραντάρ, βιντεοκάμερες και αισθητήρες υπερήχων είναι μια επέκταση των συστημάτων που αναφέρθηκαν προηγουμένως.
Ραντάρ:
Το ραντάρ χρησιμοποιείται εδώ και πολλά χρόνια για να ελέγχει αυτόματα την ταχύτητα, το φρενάρισμα και τα συστήματα ασφαλείας σε απόκριση σε ξαφνικές αλλαγές στις συνθήκες κυκλοφορίας. Το κύριο καθήκον του αισθητήρα ραντάρ είναι να ανιχνεύει αντικείμενα και στη συνέχεια να προσδιορίζει την ταχύτητα και τη θέση τους σε σχέση με το όχημα στο οποίο είναι τοποθετημένοι οι αισθητήρες. Για να επιτευχθεί αυτό, ο αισθητήρας ραντάρ διαθέτει τέσσερις κεραίες που εκπέμπουν ταυτόχρονα κύματα ραντάρ με συχνότητα συνήθως μεταξύ 76 και 77 GHz. Αυτά τα κύματα ανακλώνται από το αντικείμενο και λαμβάνονται από τις κεραίες. Οι θέσεις των αντικειμένων μπορούν να προσδιοριστούν συγκρίνοντας τις διαφορές φάσης και τα πλάτη των ηχών του σήματος.
Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις διάφορες εφαρμογές αυτοκινήτου για τις οποίες χρησιμοποιείται το ραντάρ.
Γίνεται διάκριση μεταξύ τριών τύπων συστημάτων ραντάρ: ραντάρ μικρής-μέσης και μεγάλης εμβέλειας.
- Ραντάρ μικρής εμβέλειας (SRR)
Ανάποδη στάθμευση: κατά το αυτόματο παρκάρισμα, οι αισθητήρες υπερήχων είναι πολύ αργοί ώστε ο υπολογιστής να ανιχνεύσει την απόσταση μεταξύ δύο αυτοκινήτων, επομένως το SRR χρησιμοποιείται επίσης εδώ.
Αναγνώριση πεζών: ακόμη και σε ασαφείς καταστάσεις, το σύστημα επεμβαίνει όταν πλησιάζει ένας πεζός. Εάν δεν υπάρξει έγκαιρη απόκριση, το όχημα θα φρενάρει αυτόματα.
- Ραντάρ μεσαίας εμβέλειας (MRR)
Cross Traffic Alert: όταν ο οδηγός βγαίνει με όπισθεν από το χώρο στάθμευσης σε καθαρή κατάσταση, το σύστημα προειδοποιεί ότι πλησιάζουν οχήματα (βλ. εικόνα παρακάτω).
- Ραντάρ μεγάλης εμβέλειας (LRR)
Active Cruise Control (ACC): με εμβέλεια από 150 έως 250 μέτρα και ανίχνευση ταχύτητας οχήματος από 30 έως 250 km/h, το LRR είναι κατάλληλο ως σύστημα ραντάρ για ενεργό cruise control. Η απόσταση από το προπορευόμενο όχημα μπορεί να ρυθμιστεί από τον οδηγό. Συχνά είναι δυνατές 4 έως 8 φάσεις. Κάθε φάση είναι ένας αριθμός μέτρων. Η λειτουργία του ενεργού cruise control εξηγείται παρακάτω.
Το Automatic Distance Control (ADC) είναι επομένως σε θέση να εκτελέσει μια παρέμβαση πέδησης όταν ένα αντικείμενο είναι καταχωρημένο. Οι παρακάτω εικόνες είναι του ACC (Active Cruise Control) ενός Volkswagen Phaeton.
Η ηλεκτρική εγκατάσταση του ACC φαίνεται στα παρακάτω διαγράμματα. Το G550 είναι ο αισθητήρας για αυτόματο έλεγχο απόστασης. Τα καλώδια από τις ακίδες 4 και 5 αναφέρονται στα 17 και 18 στο παρακάτω διάγραμμα.
Γίνεται αναφορά στις θέσεις 17 και 18 στο παρακάτω διάγραμμα. Αυτά φαίνεται να είναι καλώδια διαύλου CAN (Extended Low) (B665 και B666) συνδεδεμένα στη μονάδα ελέγχου J533. Το J383 επικοινωνεί με το J390 (μονάδα ελέγχου πέδησης ισχύος) μέσω του CAN bus drive high (B533 και B539). Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει πολλές συνδέσεις σε αυτήν τη συσκευή ελέγχου.
Η μονάδα ελέγχου J539 ελέγχει τη βαλβίδα N374 για ADR (Αυτόματη ρύθμιση απόστασης) και τη F318 (servo στον ενισχυτή φρένων) για το φρενάρισμα. Μπορείτε επίσης να δείτε τα καλώδια CAN-high (B383) και CAN-low (B390) από το προηγούμενο διάγραμμα.
Lidar:
Το LIDAR (Light Detection And Ranging ή Laser Imaging Detection And Ranging) είναι μια τεχνολογία που προσδιορίζει την απόσταση από ένα αντικείμενο ή επιφάνεια μέσω της χρήσης παλμών λέιζερ. Η λειτουργία του lidar είναι παρόμοια με αυτή του ραντάρ: ένα σήμα μεταδίδεται και θα συλλαμβάνεται ξανά λίγο αργότερα με ανάκλαση. Η απόσταση από αυτό το αντικείμενο καθορίζεται με τη μέτρηση αυτού του χρόνου. Η διαφορά μεταξύ lidar και ραντάρ είναι ότι το lidar χρησιμοποιεί φως λέιζερ, ενώ το ραντάρ χρησιμοποιεί ραδιοκύματα. Αυτό σημαίνει ότι πολύ μικρότερα αντικείμενα μπορούν να ανιχνευθούν με το lidar Το μήκος κύματος των ραδιοκυμάτων είναι περίπου 1 cm, αυτό του φωτός λέιζερ μεταξύ 10 μm (IR) και 250 nm (UV) Σε αυτό το μήκος κύματος τα κύματα θα ανακλώνται καλύτερα από μικρά αντικείμενα.
Ένας αισθητήρας lidar εκπέμπει ένα διαμορφωμένο, συνεχές υπέρυθρο σήμα, το οποίο ανακλάται από ένα αντικείμενο και λαμβάνεται από μία ή περισσότερες φωτοδίοδοι στον αισθητήρα. Το διαμορφωμένο σήμα μπορεί να αποτελείται από τετράγωνα κύματα, ημιτονοειδείς ταλαντώσεις ή παλμούς. Ο διαμορφωτής μεταδίδει το λαμβανόμενο σήμα στον δέκτη. Το λαμβανόμενο σήμα συγκρίνεται με το μεταδιδόμενο σήμα για να ελεγχθεί εάν υπάρχει διαφορά φάσης και να ελεγχθεί ο χρόνος μεταξύ εκπομπής και λήψης. Η απόσταση από το αντικείμενο καθορίζεται από αυτά τα δεδομένα.
Τα συστήματα Lidar λειτουργούν με την ταχύτητα του φωτός, η οποία είναι πάνω από 1.000.000 φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου. Αντί να εκπέμπουν ηχητικά κύματα, μεταδίδουν και λαμβάνουν δεδομένα από εκατοντάδες χιλιάδες παλμούς λέιζερ κάθε δευτερόλεπτο. Ένας ενσωματωμένος υπολογιστής καταγράφει το σημείο ανάκλασης κάθε λέιζερ και μεταφράζει αυτό το "σύννεφο σημείων" που ενημερώνεται γρήγορα σε μια κινούμενη 3D αναπαράσταση του περιβάλλοντός του.
Όχι μόνο το αντικείμενο εμφανίζεται σε μια οθόνη, αλλά ο υπολογιστής εκτιμά επίσης ποιες κινήσεις μπορεί να κάνει το αντικείμενο. Ένα όχημα μπορεί να κινηθεί γρήγορα προς τα εμπρός και προς τα πίσω, αλλά όχι στο πλάι. Ωστόσο, ένα άτομο μπορεί να κινηθεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, αλλά με σχετικά αργή ταχύτητα. Το σύστημα lidar παίρνει πάντα μια στιγμιότυπο της κατάστασης στην οποία βρίσκεται το αυτοκίνητο. Η υποβοήθηση οδήγησης κάνει περισσότερες από εκατό επιλογές κάθε λεπτό για να εξασφαλίσει ασφαλή οδήγηση.
Η σύνθεση ενός αισθητήρα lidar έχει ως εξής:
- Πηγή φωτός: μπορεί να είναι δίοδος λέιζερ, LED ή VCSEL που εκπέμπει φως σε παλμούς.
- Σαρωτής και οπτικά: αυτά τα μέρη οδηγούν το φως έξω μέσω ενός καθρέφτη ή φακού. Ο φακός εστιάζει το ανακλώμενο φως σε έναν φωτοανιχνευτή.
- Φωτοανιχνευτής και ηλεκτρονικά είδη. το φως συλλέγεται σε έναν φωτοανιχνευτή, για παράδειγμα μια φωτοδίοδο. Η ηλεκτρονική επεξεργάζεται τα δεδομένα εικόνας ψηφιακά.
- Σύστημα θέσης και πλοήγησης: Τα κινητά συστήματα lidar απαιτούν σύστημα GPS για τον προσδιορισμό της ακριβούς θέσης και του προσανατολισμού του αισθητήρα.
Αυτόνομη οδήγηση με Lidar:
- Η Google συνδυάζει lidar και ραντάρ.
- Η Intel βασίζεται εξ ολοκλήρου στην τεχνολογία της κάμερας.
- Συμφωνία μεταξύ κατασκευαστών: συνδυάζουν οπτικές εικόνες (κάμερα) με πληροφορίες αισθητήρα.
- Εάν ένα σύστημα αποτύχει, η άλλη τεχνολογία θα εξακολουθεί να ανιχνεύει και να παρεμβαίνει για να εισέλθει σε ασφαλή λειτουργία.
