Tópicos:
- Assistência de condução
- Radar
- Lidar
Assistência à condução:
Os sistemas que se enquadram no termo “assistência à condução” apoiam o condutor na condução. Em geral, a assistência à condução serve para aumentar a segurança. Freqüentemente, vários sistemas trabalham juntos para alcançar o efeito desejado. Os seguintes sistemas podem ser classificados como assistência à condução:
- LDW (aquecimento de partida do país). Função: notificação ao ultrapassar a demarcação da faixa;
- TSR (Reconhecimento de Sinais de Trânsito). Função: reconhecer sinais de trânsito e alertar o motorista sobre eles;
- ACC (controle de cruzeiro ativo). Função: manter automaticamente a distância do veículo da frente;
- BSD (detecção de ponto de piscar). Função: notificação de veículos em ponto cego (ponto cego);
- ALC (Controle Adaptativo de Luz). Função: ligar e desligar automaticamente as luzes e às vezes também girar o refletor;
- Sistemas pré-colisão. Função: travagem automática para evitar colisões;
- Detecção de pedestres. Função: detecção de pedestres;
- Detecção de chuva/luz. Função: os limpadores de para-brisa ligam e desligam automaticamente ao detectar chuva;
- HDC (controle de descida de colina). Função: auxílio na descida;
- Assistência em subida/partida. Função: acionar o freio de estacionamento quando estiver parado em uma ladeira e soltá-lo ao se afastar;
- Sistema de visualização surround. Função: sistema de visão geral utilizando diversas câmeras;
- Iluminação adaptável de máximos/curvas. Função: sistema anti-reflexo para tráfego em sentido contrário;
- Estacionamento automático. Função: sistema de estacionamento automático;
- Detecção de sonolência do motorista. Função: Detecção do estado de alerta do condutor, por exemplo, adormecer.
- Sistema de navegação. Função: Navegue até o destino especificado. Com um carro híbrido, o status de carregamento pode ser ajustado na rota especificada.
Uma combinação dos sistemas acima constitui a base para um carro com condução autônoma. Componentes como radar, câmeras de vídeo e sensores ultrassônicos são uma extensão dos sistemas mencionados anteriormente.
Radar:
O radar tem sido utilizado há vários anos para controlar automaticamente a velocidade, a travagem e os sistemas de segurança em resposta a mudanças súbitas nas condições de trânsito. A principal tarefa do sensor de radar é detectar objetos e então determinar sua velocidade e posição em relação ao veículo no qual os sensores estão montados. Para isso, o sensor de radar possui quatro antenas que emitem simultaneamente ondas de radar com frequência geralmente entre 76 e 77 GHz. Essas ondas são refletidas de volta pelo objeto e recebidas pelas antenas. As posições dos objetos podem ser determinadas comparando as diferenças de fase e as amplitudes dos ecos do sinal.
A tabela abaixo mostra as diversas aplicações automotivas para as quais o radar é utilizado.
É feita uma distinção entre três tipos de sistemas de radar: radar de curto, médio e longo alcance.
- Radar de Curto Alcance (SRR)
Estacionamento reverso: durante o estacionamento automático, os sensores ultrassônicos são muito lentos para que o computador detecte a distância entre dois carros, por isso o SRR também é usado aqui.
Reconhecimento de peões: mesmo em situações pouco claras, o sistema intervém quando um peão se aproxima. Se nenhuma resposta for dada a tempo, o veículo freará automaticamente.
- Radar de Médio Alcance (MRR)
Alerta de Trânsito Cruzado: quando o motorista sai da vaga de estacionamento em situação de desimpedimento, o sistema avisa sobre a aproximação de veículos (veja imagem abaixo).
- Radar de Longo Alcance (LRR)
Controle de cruzeiro ativo (ACC): com alcance de 150 a 250 metros e detecção de velocidade do veículo de 30 a 250 km/h, o LRR é adequado como sistema de radar para controle de cruzeiro ativo. A distância até o veículo da frente pode ser ajustada pelo motorista. Muitas vezes são possíveis 4 a 8 fases. Cada fase corresponde a um número de metros. A operação do controle de cruzeiro ativo é explicada abaixo.
O Controle Automático de Distância (ADC) é, portanto, capaz de realizar uma intervenção de frenagem quando um objeto é registrado. As imagens abaixo são do ACC (Active Cruise Control) de um Volkswagen Phaeton.
A instalação elétrica do ACC é mostrada nos diagramas a seguir. G550 é o sensor para controle automático de distância. Os fios dos pinos 4 e 5 referem-se a 17 e 18 no diagrama a seguir.
É feita referência às posições 17 e 18 no diagrama abaixo. Estes parecem ser fios do barramento CAN (Extended Low) (B665 e B666) conectados à unidade de controle J533. O J383 se comunica com o J390 (unidade de controle do freio de potência) via CAN bus drive high (B533 e B539). O diagrama a seguir mostra diversas conexões para este dispositivo de controle.
A unidade de controle J539 controla a válvula N374 para ADR (Regulação Automática de Distância) e a F318 (servo no servofreio) para frenagem. Os fios CAN-alto (B383) e CAN-baixo (B390) do diagrama anterior também podem ser vistos aqui.
Lidar:
LIDAR (Light Detection And Ranging ou Laser Imaging Detection And Ranging) é uma tecnologia que determina a distância até um objeto ou superfície através do uso de pulsos de laser. A operação do lidar é semelhante à do radar: um sinal é transmitido e será capturado novamente algum tempo depois por reflexão. A distância até esse objeto é determinada medindo esse tempo. A diferença entre lidar e radar é que lidar usa luz laser, enquanto o radar usa ondas de rádio. Isso significa que objetos muito menores podem ser detectados com lidar do que com o radar. O comprimento de onda das ondas de rádio é de cerca de 1 cm, o da luz laser entre 10 μm (IR) e 250 nm (UV). Neste comprimento de onda as ondas serão melhor refletidas por pequenos objetos.
Um sensor lidar emite um sinal infravermelho modulado e contínuo, que é refletido por um objeto e recebido por um ou mais fotodiodos no sensor. O sinal modulado pode consistir em ondas quadradas, oscilações sinusoidais ou pulsos. O modulador transmite o sinal recebido para o receptor. O sinal recebido é comparado com o sinal transmitido para verificar se há diferença de fase e para verificar o tempo entre a transmissão e a recepção. A distância até o objeto é determinada a partir desses dados.
Os sistemas Lidar operam à velocidade da luz, que é mais de 1.000.000 de vezes mais rápida que a velocidade do som. Em vez de emitir ondas sonoras, eles transmitem e recebem dados de centenas de milhares de pulsos de laser a cada segundo. Um computador de bordo registra o ponto de reflexão de cada laser e traduz essa “nuvem de pontos” de atualização rápida em uma representação 3D animada de seu entorno.
Não apenas o objeto é mostrado na tela, o computador também estima quais movimentos o objeto pode fazer. Um veículo pode mover-se rapidamente para frente e para trás, mas não para os lados. No entanto, uma pessoa pode mover-se em qualquer direção, mas a uma velocidade relativamente lenta. O sistema lidar sempre tira um instantâneo da situação em que o carro se encontra. A assistência à condução faz mais de cem escolhas a cada minuto para garantir uma condução segura.
A composição de um sensor lidar é a seguinte:
- Fonte de luz: pode ser um laser, LED ou diodo VCSEL que emite luz em pulsos;
- Scanner e óptica: essas peças guiam a luz para fora através de um espelho ou lente. A lente foca a luz refletida em um fotodetector;
- Fotodetector e eletrônica; a luz é coletada em um fotodetector, por exemplo, um fotodiodo. A eletrônica processa os dados da imagem digitalmente;
- Sistema de posição e navegação: os sistemas lidar móveis requerem um sistema GPS para determinar a posição e orientação exatas do sensor.
Condução autônoma com Lidar:
- O Google combina lidar e radar;
- A Intel depende inteiramente da tecnologia de câmeras.
- Acordo entre fabricantes: combinam imagens visuais (câmeras) com informações de sensores.
- Se um sistema falhar, a outra tecnologia ainda detectará e intervirá para entrar em modo de segurança.
