Asignaturas:
- Asistencia a la conducción
- Radar
- Lidar
Asistencia a la conducción:
Los sistemas incluidos en el concepto de “asistencia a la conducción” ayudan al conductor a conducir. En general, las asistencias a la conducción sirven para aumentar la seguridad. A menudo, varios sistemas trabajan juntos para lograr el efecto deseado. Se pueden clasificar como sistemas de asistencia a la conducción los siguientes sistemas:
- LDW (Calentamiento de salida del país). Función: notificación al cruzar la demarcación del carril;
- TSR (Reconocimiento de señales de tráfico). Función: reconocer las señales de tráfico y alertar al conductor sobre ellas;
- ACC (Control de crucero activo). Función: mantener automáticamente la distancia con el vehículo de delante;
- BSD (detección de punto parpadeante). Función: notificación de vehículos en el punto ciego (ciego);
- ALC (Control de luz adaptativo). Función: encender y apagar automáticamente las luces y, en ocasiones, también girar el reflector;
- Sistemas previos al accidente. Función: frenado automático para evitar colisiones;
- Detección de peatones. Función: detección de peatones;
- Detección de lluvia/luz. Función: los limpiaparabrisas se encienden y apagan automáticamente cuando detectan lluvia;
- HDC (Control de descenso de pendientes). Función: asistencia al descenso;
- Asistente de arranque/mantenimiento en pendiente. Función: accionar el freno de mano cuando esté parado en una colina y soltarlo al alejarse;
- Sistema de visión envolvente. Función: sistema de visión panorámica mediante varias cámaras;
- Iluminación adaptativa de luces altas/curvas. Función: sistema antideslumbrante para el tráfico en sentido contrario;
- Aparcamiento automático. Función: sistema de aparcamiento automático;
- Detección de somnolencia del conductor. Función: Detección del estado de alerta del conductor, por ejemplo, al quedarse dormido.
- Sistema de navegación. Función: Navegar al destino especificado. En un coche híbrido, el estado de carga se puede ajustar en la ruta especificada.
Una combinación de los sistemas anteriores constituye la base de un vehículo de conducción autónoma. Componentes como radar, cámaras de vídeo y sensores ultrasónicos son una extensión de los sistemas mencionados anteriormente.
Radar:
El radar se ha utilizado durante varios años para controlar automáticamente la velocidad, el frenado y los sistemas de seguridad en respuesta a cambios repentinos en las condiciones del tráfico. La tarea principal del sensor de radar es detectar objetos y luego determinar su velocidad y posición en relación con el vehículo en el que están montados los sensores. Para ello, el sensor de radar dispone de cuatro antenas que emiten simultáneamente ondas de radar con una frecuencia normalmente entre 76 y 77 GHz. Estas ondas son reflejadas por el objeto y recibidas por las antenas. Las posiciones de los objetos se pueden determinar comparando las diferencias de fase y las amplitudes de los ecos de la señal.
La siguiente tabla muestra las diversas aplicaciones automotrices para las que se utiliza el radar.
Se distingue entre tres tipos de sistemas de radar: radar de corto, medio y largo alcance.
- Radar de corto alcance (SRR)
Aparcamiento marcha atrás: durante el aparcamiento automático, los sensores ultrasónicos son demasiado lentos para que el ordenador detecte la distancia entre dos coches, por lo que aquí también se utiliza el SRR.
Reconocimiento de peatones: incluso en situaciones poco claras, el sistema interviene cuando se acerca un peatón. Si no se responde a tiempo, el vehículo frenará automáticamente.
- Radar de rango medio (MRR)
Alerta de tráfico cruzado: cuando el conductor sale marcha atrás de la plaza de aparcamiento en una situación despejada, el sistema avisa de los vehículos que se aproximan (ver imagen a continuación).
- Radar de largo alcance (LRR)
Control de crucero activo (ACC): con un alcance de 150 a 250 metros y una detección de velocidad del vehículo de 30 a 250 km/h, el LRR es adecuado como sistema de radar para control de crucero activo. El conductor puede ajustar la distancia con el vehículo que circula delante. A menudo son posibles de 4 a 8 fases. Cada fase es un número de metros. El funcionamiento del control de crucero activo se explica a continuación.
Por lo tanto, el control automático de distancia (ADC) puede realizar una intervención de frenado cuando se registra un objeto. Las imágenes a continuación son del ACC (Control de Crucero Activo) de un Volkswagen Phaeton.
La instalación eléctrica del ACC se muestra en los siguientes esquemas. G550 es el sensor para el control automático de distancia. Los cables de los pines 4 y 5 se refieren a 17 y 18 en el siguiente diagrama.
Se hace referencia a las posiciones 17 y 18 en el diagrama siguiente. Estos parecen ser cables del bus CAN (Bajo extendido) (B665 y B666) conectados a la unidad de control J533. J383 se comunica con J390 (unidad de control de servofreno) a través del bus CAN alto (B533 y B539). El siguiente diagrama muestra varias conexiones a este dispositivo de control.
La unidad de control J539 controla la válvula N374 para ADR (regulación automática de distancia) y la F318 (servo en el servofreno) para frenar. Aquí también se pueden ver los cables CAN-alto (B383) y CAN-bajo (B390) del diagrama anterior.
lídar:
LIDAR (LightDetection And Ranging o Laser Imaging Inspection And Ranging) es una tecnología que determina la distancia a un objeto o superficie mediante el uso de pulsos láser. El funcionamiento del lidar es similar al del radar: se transmite una señal y se capturado nuevamente algún tiempo después por reflexión. La distancia a este objeto se determina midiendo este tiempo. La diferencia entre lidar y radar es que lidar usa luz láser, mientras que radar usa ondas de radio. Esto significa que se pueden detectar objetos mucho más pequeños con lidar que en el radar. La longitud de onda de las ondas de radio es de aproximadamente 1 cm, la de la luz láser de entre 10 μm (IR) y 250 nm (UV), con lo que las ondas se reflejan mejor en objetos pequeños.
Un sensor lidar emite una señal infrarroja continua y modulada, que es reflejada por un objeto y recibida por uno o más fotodiodos en el sensor. La señal modulada puede consistir en ondas cuadradas, oscilaciones sinusoidales o pulsos. El modulador transmite la señal recibida al receptor. La señal recibida se compara con la señal transmitida para comprobar si existe una diferencia de fase y comprobar el tiempo entre la transmisión y la recepción. A partir de estos datos se determina la distancia al objeto.
Los sistemas Lidar funcionan a la velocidad de la luz, que es más de 1.000.000 de veces más rápida que la velocidad del sonido. En lugar de emitir ondas sonoras, transmiten y reciben datos de cientos de miles de pulsos láser cada segundo. Una computadora a bordo registra el punto de reflexión de cada láser y traduce esta "nube de puntos" que se actualiza rápidamente en una representación animada en 3D de su entorno.
No sólo se muestra el objeto en una pantalla, sino que el ordenador también estima qué movimientos puede realizar el objeto. Un vehículo puede moverse rápidamente hacia adelante y hacia atrás, pero no hacia los lados. Sin embargo, una persona puede moverse en cualquier dirección, pero a una velocidad relativamente lenta. El sistema lidar siempre toma una instantánea de la situación en la que se encuentra el coche. La asistencia a la conducción realiza más de cien elecciones cada minuto para garantizar una conducción segura.
La composición de un sensor lidar es la siguiente:
- Fuente de luz: puede ser un láser, LED o diodo VCSEL que emite luz en pulsos;
- Escáner y óptica: estas piezas guían la luz al exterior a través de un espejo o lente. La lente enfoca la luz reflejada hacia un fotodetector;
- Fotodetector y electrónica; la luz se recoge en un fotodetector, por ejemplo un fotodiodo. La electrónica procesa los datos de la imagen digitalmente;
- Sistema de posición y navegación: los sistemas lidar móviles requieren de un sistema GPS para determinar la posición y orientación exacta del sensor.
Conducción autónoma con Lidar:
- Google combina lidar y radar;
- Intel depende completamente de la tecnología de cámaras.
- Acuerdo entre fabricantes: combinan imágenes visuales (cámaras) con información de sensores.
- Si un sistema falla, la otra tecnología aún lo detectará e intervendrá para ingresar a un modo seguro.
