Czujniki i radary – oczy i uszy samochodu
Od niedawna wszystkie pojazdy silnikowe muszą być wyposażone w układy kontroli prędkości, nadzoru nad koncentracją kierowcy, wykrywania przeszkód podczas cofania czy rejestracji danych na temat zdarzeń.
Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego wprowadza określone wyposażenie obowiązkowe samochodów i zmienia wiele innych przepisów, które obowiązywały do tej pory. Przede wszystkim jednak obliguje producentów samochodów do wprowadzania do sprzedaży na terenie UE tylko pojazdów spełniających takie wymagania, jak wyposażenie w system monitorowania znużenia kierowcy, kamera cofania czy rejestrator zdarzeń.
Powiązane firmy
Tajne hasło – ADAS
ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) to ogólna nazwa systemów montowanych w pojazdach, których celem jest poprawa bezpieczeństwa przez zmniejszenie wpływu czynnika ludzkiego na wypadki drogowe. Mnogość funkcji, jakie wykonują systemy ADAS, wymusza zastosowanie wielu rodzajów czujników. Przekazują one informację o otoczeniu do sterownika, który zarządza odpowiednimi elementami wykonawczymi, aktywując np. hamulec awaryjny.
Czujnikami najczęściej wykorzystywanymi w systemach ADAS są:
- kamera multifunkcyjna,
- radar wykorzystujący fale radiowe (dalekiego i krótkiego zasięgu),
- lidar działający podobnie jak radar, wykorzystujący wiązki światła (laser) zamiast fal radiowych,
- kamery wspomagania parkowania,
- czujniki ultradźwiękowe,
- kamery podczerwone do systemów wspomagania jazdy nocą (Night Vision).
Niezależnie od tego, jaki system wykorzystuje dany rodzaj czujnika, prawie wszystkie wymagają dodatkowych prac serwisowych (kalibracji) do poprawnego działania. Kalibracja systemów ADAS powinna następować po każdej czynności serwisowej związanej z ingerencją bezpośrednio w system (jak wymiana kamery, czujnika radarowego), ale także po naprawach systemów powiązanych z ADAS (np. po wymianie szyby, demontażu pasa przedniego z czujnikiem radarowym). Konieczna jest również po naprawie zawieszenia wraz z geometrią kół czy zmianie rozmiaru opon.
Niestety, ze względu na dużą zależność od czynników panujących na drodze – takich jak złe warunki pogodowe, korki lub niewystarczająca infrastruktura – wielu producentów preferuje kalibrację statyczną. Do tego typu kalibracji warsztat musi dysponować odpowiednim stanowiskiem i dodatkowym urządzeniem. Istotną częścią urządzeń tego typu są tablice do kalibracji kamer, które przedstawiają obrazy wzorcowe przeznaczone dla poszczególnych modeli pojazdów.
Zastosowanie kamery
Adaptacyjny Asystent Świateł Drogowych
Kluczem do powstania systemu adaptacyjnego oświetlenia była potrzeba jak najlepszego oświetlenia pola widzenia kierowcy. Z jednej strony wymagamy jak najjaśniejszego oświetlenia drogi i jej otoczenia, aby kierowca miał możliwość niezawodnego rozpoznawania obiektów w przestrzeni. Z drugiej strony światła nie mogą oślepiać innych uczestników ruchu drogowego. Przy klasycznym rozwiązaniu ze światłami mijania i drogowymi praktycznie niemożliwe jest spełnienie obu tych warunków.
Z tego względu powstał Advanced Frontlighting System (AFS), czyli dynamiczny system oświetleniowy, który zapewnia optymalne oświetlenie jezdni w zależności od prędkości jazdy, kąta skrętu kierownicy czy warunków panujących na drodze. Wraz z wprowadzeniem systemów AFS pojawiły się nowe terminy określające typ świateł, takie jak: miejskie, do jazdy po drogach jednopasmowych, autostradowe, drogowe, zakrętowe, do jazdy w złych warunkach pogodowych.
Kolejnym etapem rozwoju systemu AFS, który wykorzystuje statyczne schematy rozkładu światła, jest jego połączenie z kamerą i odpowiednim systemem przetwarzania obrazu. Pierwszym krokiem tego etapu jest adaptacyjna granica światłocienia (aHDG). Kamera zamontowana za przednią szybą rejestruje pojazdy (jadące z przodu i nadjeżdżające z przeciwka) i tak steruje reflektorami, że rzucany przez nie snop światła kończy się przed tymi pojazdami. Pozwala to na zwiększenie wynoszącego obecnie ok. 65 m zasięgu świateł mijania do nawet 200 m (linia 3 luksów).
Asystent utrzymania pasa ruchu / system ostrzegania przed niezamierzonym zjechaniem z pasa ruchu
Podobnie jak do sterowania oświetleniem adaptacyjnym także do utrzymania pojazdu na właściwym pasie ruchu niezbędny jest obraz z kamery przedniej. System (Lane Assist) ma za zadanie pomóc w utrzymaniu pojazdu na właściwym pasie ruchu. Aby było to możliwe, muszą być wyznaczone dwie linie rozgraniczające pas, po którym porusza się pojazd. Jeżeli pojazd porusza się po drodze jednojezdniowej z jedną linią rozgraniczającą pasy ruchu, system jest nieaktywny. Algorytm wyłącza system ostrzegania również wtedy, gdy kierowca włączy kierunkowskaz. W jednym z rozwiązań system Lane Assist uaktywnia się przy prędkości 65 km/h lub po 15 s od momentu, w którym kierowca zdejmie ręce z kierownicy. System tego typu nie koryguje toru jazdy, a tylko informuje kierowcę sygnałami dźwiękowymi, świetlnymi lub wibracjami o niezamierzonej zmianie pasa ruchu (np. bez użycia kierunkowskazu). Taki system kierowca może sam dezaktywować, jeżeli nie chce z niego korzystać.
Asystent hamowania (asystent awaryjnego hamowania)
Pierwszy system wspomagania hamowania wprowadzono wraz z układem ABS ok. 30 lat temu. Zapobiega on blokowaniu się kół podczas hamowania. Od listopada 2009 r. asystent hamowania (podstawowy) jest obowiązkowym wyposażeniem nowych pojazdów w całej UE.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Elektryka i elektronika
Dlaczego znaczenie systemów ADAS będzie rosnąć?
Zaawansowane systemy wspierania kierowców (ADAS), wprowadzane do nowych samochodów, zapewniają coraz wyższy komfort i bezpieczeństwo jazdy. Według raportu Komisji Europejskiej w perspektywie najbliższego dziesięciolecia technologie te mogą uratować ponad 10 500 osób biorących udział w zdarzeniach drogowych. Na przykładzie odświeżonego SEAT-a Ateki, będącego obecnie jednym z najbezpieczniejszych SUV-ów, przedstawiamy, jak działają najważniejsi elektroniczni asystenci.
Asystent awaryjnego hamowania (Emergency Brake Assist – EBA) monitoruje obszar przed pojazdem za pomocą czujników radarowych lub kamer. Jeżeli pojazdowi grozi kolizja z użytkownikiem drogi lub zwierzęciem, pojawia się ostrzeżenie dla kierowcy pojazdu. Ponadto poprzez układ ABS zwiększane jest ciśnienie w hamulcach. W zależności od systemu pojazd inicjuje zwalnianie i skraca drogę hamowania. Jeżeli zderzenie jest nieuniknione, może również zostać uruchomione hamowanie awaryjne, w granicach działania systemu. Jednym z przykładów jest Collision Prevention Assist Plus (CPAP) firmy Mercedes.
Inne systemy hamowania awaryjnego noszą takie nazwy, jak Intelligent Brake Assist (IBA, Infinity), Pre Collision Safety System (PCS, Toyota) lub po prostu automatyczny hamulec awaryjny (Automatische Notbremsung, ANB).
Systemy dla ruchu miejskiego – takie jak funkcja awaryjnego hamowania w mieście „City” Volkswagena, City Safety firmy Volvo lub Active City Brake (Groupe PSA) – zmniejszają skutki najechania na poprzedzający pojazd w kolumnie lub w najlepszym przypadku całkowicie zapobiegają najechaniu. Przednie czujniki systemów wykrywają także pieszych, rowerzystów i zwierzęta. W zależności od definicji systemu odpowiedni asystent hamowania działa do określonej prędkości (np. 30 km/h).
Zastosowania radaru
Coraz więcej systemów ADAS jest ze sobą powiązanych, ponieważ zbierają one sygnały i informacje z wielu elementów, np. kamery i radaru jednocześnie.
Już w 2005 r. wprowadzono do produkcji seryjnej pierwszą generację czujników radarowych. Ten układ może być stosowany np. w systemach układu rozpoznawania martwego pola, asystenta zmiany pasa ruchu czy asystenta włączania do ruchu z parkingu. W tym wypadku czujnik radarowy rejestruje i analizuje informacje o prędkości, kącie i odległości obiektów do 70 m za pojazdem. Już od pierwszej generacji urządzeń stosuje się tu metodę modulacyjną LFMSK (Linear Frequency Modulation Shift Keying). W tym wypadku układ może analizować odległość i względną prędkość ruchu więcej niż jednego obiektu przy użyciu tylko jednego sygnału (chirp), którego częstotliwość zmienia się w czasie.
Trzecia generacja urządzeń radarowych ma ulepszony wariant FM, w którym szerokość pasma modulacji jest ograniczona do maks. 200 MHz. System pracuje ze średnią mocą nadawczą 13 dBm (EIRP) w paśmie częstotliwości 24,05–24,25 GHz. Uzyskiwana tak dokładność lokalizacji, która wynosi 0,75 m, wystarcza na potrzeby realizowanych funkcji tyłu pojazdu. Do określania kąta służy tu metoda monoimpulsowa. System porównuje fazowe odbicia sygnału wysyłanego impulsowo o różnej charakterystyce częstotliwości dla każdej ze stron pojazdu.
W czwartej generacji czujników radarowych zintegrowano dodatkową funkcję bezpieczeństwa, tzw. asystenta wysiadania. Pozwala on rozpoznawać przy wysiadaniu niebezpieczne sytuacje (np. przejazd innego pojazdu) i ostrzegać przed nimi pasażerów.
Połączenie funkcji systemu „Lane Assist”, który wykorzystuje kamerę, i Adaptive Cruise Control (ACC) korzystającego z radaru dało możliwość stworzenia systemu Traffic Jam Assist (asystent jazdy w korku), który pozwala na niemal autonomiczną jazdę.
Na wstępie naszych rozważań poruszyliśmy problem mnogości różnych rozwiązań systemów wspomagania kierowcy i podzespołów, na których opiera się ich działanie. Ostatnimi podzespołami, jakie pojawiły się w systemach ADAS, są czujniki LIDAR (Light Detection and Ranging). LIDAR jest połączeniem lasera z teleskopem. Urządzenie działa na podobnej zasadzie jak radar, ale wykorzystuje wiązkę światła lasera, zamiast mikrofal radiowych.
Do systemów, które korzystają z technologii LIDAR należą m.in. Construction Zone Assist (czyli system wspomagający podczas jazdy na remontowanych odcinkach drogi) czy Collision Avoidance System (CAS), znany także jako Precrash System (czyli system zapobiegający kolizji).
Na podstawie informacji z firmy Hella Polska
