Soggetti:
- Assistenza alla guida
- Radar
- lidar
Assistenza alla guida:
I sistemi che rientrano nel termine “assistenza alla guida” supportano il conducente durante la guida. In generale, l’assistenza alla guida serve ad aumentare la sicurezza. Spesso diversi sistemi lavorano insieme per ottenere l'effetto desiderato. I seguenti sistemi possono essere classificati come assistenza alla guida:
- LDW (Riscaldamento delle partenze dei paesi). Funzione: notifica all'attraversamento della delimitazione della corsia;
- TSR (riconoscimento dei segnali stradali). Funzione: riconoscere i segnali stradali e avvisare il conducente della loro presenza;
- ACC (controllo attivo della velocità di crociera). Funzione: mantenimento automatico della distanza dal veicolo che precede;
- BSD (rilevamento dei punti di ammiccamento). Funzione: notifica dei veicoli nell'angolo cieco (cieco);
- ALC (controllo adattivo della luce). Funzione: accensione e spegnimento automatico delle luci e talvolta anche rotazione del riflettore;
- Sistemi pre-crash. Funzione: frenata automatica per evitare collisioni;
- Rilevamento pedoni. Funzione: rilevamento pedoni;
- Rilevamento pioggia/luce. Funzione: i tergicristalli si accendono e si spengono automaticamente quando rilevano la pioggia;
- HDC (controllo della discesa in salita). Funzione: assistenza alla discesa;
- Hill Hold/assistenza alla partenza. Funzione: azionare il freno di stazionamento quando si è fermi in salita e rilasciarlo durante la partenza;
- Sistema di visione circostante. Funzione: sistema di visione a tutto tondo tramite diverse telecamere;
- Illuminazione adattiva degli abbaglianti/in curva. Funzione: sistema antiabbagliamento per il traffico in arrivo;
- Parcheggio automatico. Funzione: sistema di parcheggio automatico;
- Rilevamento della sonnolenza del conducente. Funzione: rilevamento dello stato di allerta del conducente, ad esempio quando si addormenta.
- Sistema di navigazione. Funzione: navigare verso la destinazione specificata. Con un'auto ibrida, lo stato di ricarica può essere adattato al percorso specificato.
Una combinazione dei sistemi di cui sopra costituisce la base per un'auto a guida autonoma. Componenti come radar, videocamere e sensori a ultrasuoni sono un'estensione dei sistemi precedentemente menzionati.
Radar:
Il radar viene utilizzato da diversi anni per controllare automaticamente la velocità, i sistemi di frenata e di sicurezza in risposta a cambiamenti improvvisi delle condizioni del traffico. Il compito principale del sensore radar è rilevare gli oggetti e quindi determinarne la velocità e la posizione rispetto al veicolo su cui sono montati i sensori. Per raggiungere questo obiettivo, il sensore radar è dotato di quattro antenne che emettono contemporaneamente onde radar con una frequenza solitamente compresa tra 76 e 77 GHz. Queste onde vengono riflesse dall'oggetto e vengono ricevute dalle antenne. Le posizioni degli oggetti possono essere determinate confrontando le differenze di fase e le ampiezze degli echi del segnale.
La tabella seguente mostra le varie applicazioni automobilistiche per le quali viene utilizzato il radar.
Si distinguono tre tipi di sistemi radar: radar a corto-medio e a lungo raggio.
- Radar a corto raggio (SRR)
Parcheggio in retromarcia: durante il parcheggio automatico, i sensori a ultrasuoni sono troppo lenti perché il computer rilevi la distanza tra due auto, quindi anche qui viene utilizzato l'SRR.
Riconoscimento pedone: anche in situazioni poco chiare, il sistema interviene quando si avvicina un pedone. Se non viene data alcuna risposta in tempo, il veicolo frenerà automaticamente.
- Radar a medio raggio (MRR)
Cross Traffic Alert: quando il conducente esce dal parcheggio in retromarcia in una situazione libera, il sistema avvisa dei veicoli in avvicinamento (vedi immagine sotto).
- Radar a lungo raggio (LRR)
Active Cruise Control (ACC): con una portata da 150 a 250 metri e un rilevamento della velocità del veicolo da 30 a 250 km/h, l'LRR è adatto come sistema radar per il cruise control attivo. La distanza dal veicolo che precede può essere regolata dal conducente. Spesso sono possibili da 4 a 8 fasi. Ogni fase è un numero di metri. Di seguito viene spiegato il funzionamento del cruise control attivo.
Il Controllo Automatico della Distanza (ADC) è quindi in grado di effettuare un intervento di frenata quando viene registrato un oggetto. Le immagini sottostanti riguardano l'ACC (Active Cruise Control) di una Volkswagen Phaeton.
L'installazione elettrica dell'ACC è mostrata negli schemi seguenti. G550 è il sensore per il controllo automatico della distanza. I fili dei pin 4 e 5 si riferiscono a 17 e 18 nello schema seguente.
Si fa riferimento alle posizioni 17 e 18 nello schema seguente. Sembrano essere cavi CAN bus (Extended Low) (B665 e B666) collegati all'unità di controllo J533. J383 comunica con J390 (unità di controllo del servofreno) tramite CAN bus drive high (B533 e B539). Lo schema seguente mostra diversi collegamenti a questo dispositivo di controllo.
La centralina J539 comanda la valvola N374 per l'ADR (regolazione automatica della distanza) e la F318 (servo sul servofreno) per la frenatura. Qui è possibile vedere anche i cavi CAN-high (B383) e CAN-low (B390) dello schema precedente.
Lidar:
LIDAR (Light Detection And Ranging o Laser Imaging Detection And Ranging) è una tecnologia che determina la distanza di un oggetto o di una superficie attraverso l'uso di impulsi laser. Il funzionamento del lidar è simile a quello del radar: un segnale viene trasmesso e verranno catturato nuovamente qualche tempo dopo mediante riflessione. La distanza da questo oggetto viene determinata misurando questo tempo. La differenza tra lidar e radar è che il lidar utilizza la luce laser, mentre il radar utilizza le onde radio. Ciò significa che con il lidar è possibile rilevare oggetti molto più piccoli rispetto al radar. La lunghezza d'onda delle onde radio è di circa 1 cm, quella della luce laser tra 10 μm (IR) e 250 nm (UV). A questa lunghezza d'onda le onde vengono riflesse meglio dai piccoli oggetti.
Un sensore lidar emette un segnale infrarosso modulato e continuo, che viene riflesso da un oggetto e ricevuto da uno o più fotodiodi nel sensore. Il segnale modulato può essere costituito da onde quadre, oscillazioni sinusoidali o impulsi. Il modulatore trasmette il segnale ricevuto al ricevitore. Il segnale ricevuto viene confrontato con il segnale trasmesso per verificare se c'è una differenza di fase e per controllare il tempo tra trasmissione e ricezione. Da questi dati viene determinata la distanza dall'oggetto.
I sistemi Lidar funzionano alla velocità della luce, ovvero oltre 1.000.000 di volte più veloce della velocità del suono. Invece di emettere onde sonore, trasmettono e ricevono dati da centinaia di migliaia di impulsi laser ogni secondo. Un computer di bordo registra il punto di riflessione di ciascun laser e traduce questa “nuvola di punti” in rapido aggiornamento in una rappresentazione 3D animata dell’ambiente circostante.
Non solo l'oggetto viene visualizzato sullo schermo, ma il computer stima anche i movimenti che l'oggetto può compiere. Un veicolo può muoversi rapidamente avanti e indietro, ma non lateralmente. Tuttavia, una persona può muoversi in qualsiasi direzione, ma a una velocità relativamente lenta. Il sistema lidar scatta sempre una fotografia della situazione in cui si trova l’auto. L'assistenza alla guida effettua più di cento scelte al minuto per garantire una guida sicura.
La composizione di un sensore lidar è la seguente:
- Sorgente luminosa: può essere un laser, un LED o un diodo VCSEL che emette luce in modo impulsivo;
- Scanner e ottica: queste parti guidano la luce all'esterno tramite uno specchio o una lente. L'obiettivo focalizza la luce riflessa su un fotorivelatore;
- Fotorilevatore ed elettronica; la luce viene raccolta in un fotorivelatore, ad esempio un fotodiodo. L'elettronica elabora digitalmente i dati dell'immagine;
- Sistema di posizione e navigazione: i sistemi lidar mobili richiedono un sistema GPS per determinare l'esatta posizione e l'orientamento del sensore.
Guida autonoma con Lidar:
- Google combina lidar e radar;
- Intel si affida interamente alla tecnologia della fotocamera.
- Accordo tra produttori: combinano le immagini visive (della fotocamera) con le informazioni del sensore.
- Se un sistema fallisce, l’altra tecnologia lo rileverà comunque e interverrà per entrare in modalità sicura.
