Figura 1: Diferite tehnologii de senzori utilizate în vehiculele autonome și caracteristicile acestora
Pentru ca un vehicul autonom să se orienteze în siguranță, acesta trebuie să conștientizeze pe deplin mediul înconjurător. Fără aceste cunoștințe, vehiculele autonome nu vor atinge niciodată obiectivele de siguranță rutieră pe care societatea le așteaptă de la ele. Satisfacerea aspirațiilor pasagerilor și contracararea anxietăților societății cu privire la vehiculele autonome depind, de asemenea, de sistemele care au o capacitate de cunoaștere la 360 de grade.
Pentru ca un vehicul să “vadă”, acesta are nevoie de două tehnologii esențiale. În primul rând sunt diferite tipuri de senzori care pot detecta electronic obiectele, poziția lor în raport cu vehiculul și, dacă acestea sunt în mișcare, viteza lor. În al doilea rând, algoritmii de învățare automată computerizată trebuie să proceseze intrările senzorilor pentru a deduce parametrii cheie despre obiectul pe care îl pot vedea senzorii. Este obiectul o altă mașină, un semn de circulație sau un pieton? Pentru fiecare clasă de obiecte, va exista un set de parametrii asociați pe care sistemele de control ale vehiculului vor trebui să îi cunoască. Multe dintre aceste tehnologii funcționează deja într-o capacitate limitată ca sisteme avansate de asistență a șoferului (ADAS), dar pentru a obține o autonomie deplină, sunt necesari senzori mai sofisticați.
Tehnologii esențiale de senzori
Trei tehnologii de senzori se evidențiază ca fiind fundamentale pentru ca un vehicul autonom să învețe lumea din jurul său: lidar, radar și camere.
Radarul este deja utilizat în funcțiile ADAS, cum ar fi frânarea de urgență și controlul adaptiv al vitezei de croazieră. Acesta va continua să ofere o funcție de detecție esențială pentru scopuri multiple la diferite viteze ale vehiculului, cum ar fi parcarea automată, schimbarea benzii de rulare pe autostradă și în traficul lent. Cele mai recente module radar operează la lungimi de undă milimetrice (mmWave), de obicei la o frecvență de 77GHz, și pot detecta rapid distanța, viteza și unghiul mai multor obiecte, indiferent de condițiile meteorologice. Aceste module recente sunt compacte, cu costuri reduse și, având în vedere istoricul stabilit al radarului, oferă o tehnologie de detecție fiabilă. Cu toate acestea, radarul are limitări, una dintre acestea fiind viteza și cantitatea de date despre obiecte pe care le poate furniza.
Lidar funcționează într-un mod similar cu radarul, dar utilizează impulsuri de lumină de la o sursă laser în loc de unde milimetrice. Acesta poate scana în trei dimensiuni de milioane de ori pe secundă pentru a crea rapid o hartă virtuală a mediului înconjurător al vehiculului. Lidar este din ce în ce mai mult adoptat de producătorii de vehicule pentru a fi utilizat în sistemele autonome, deoarece poate crea o vedere dinamică de deasupra capului care include forma și adâncimea obiectelor, cum ar fi vehiculele, pietonii și semnele de circulație. Lidar este o tehnologie de detecție complementară radarului, fiecare dintre ele fiind potrivită pentru aplicații specifice. Printre exemplele de lidar se numără Velodyne Alpha Prime, un senzor de înaltă rezoluție cu 128 de canale, cu un câmp vizual orizontal de 360 de grade, un câmp vizual vertical de 40 de grade, o rază de detecție de până la 300 m și o rezoluție cu o precizie de ±3 cm. Cu o rată a cadrelor de până la 20kHz, acesta poate furniza până la 4,6 milioane de puncte de date pe secundă despre obiecte. Velodyne Lidarne continuă să dezvolte senzori de ultimă generație, printre clienții din domeniul auto numărându-se Ford, Honda, Tesla și Mercedes-Benz.
Împreună, lidar și radarul generează o mulțime de detalii pe care sistemele de navigație ale vehiculului trebuie să le asimileze, dar nu acoperă toate cerințele. Unele sarcini de identificare a imaginilor necesită o interpretare mai complexă a imaginii pe care au observat-o – recunoașterea semnelor rutiere, de exemplu. Pentru aceasta și pentru alte sarcini similare, sunt necesare camere de înaltă definiție. Prin amplasarea de camere cu obiective cu unghi larg în partea din față, în părțile laterale și în partea din spate a vehiculului, se poate obține o vizualizare în timp real la 360 de grade a împrejurimilor acestuia. Această abordare va reduce riscul de apariție a unghiurilor moarte, astfel încât, prin combinarea rezultatelor obținute de senzorii lidar și radar, sistemele autonome vor avea o imagine cu adevărat reprezentativă pe care să își bazeze deciziile de navigație.
După cum am prezentat în articolul precedent, “Autonomia vehiculelor: Care sunt etapele cheie?”, atingerea autonomiei depline (SAE Nivel 5) presupune ca vehiculul să fie capabil să se conducă singur la toate vitezele, în toate condițiile meteorologice, fără asistență umană. Atingerea acestui obiectiv plasează o dependență totală de mai mulți senzori care oferă o vizualizare în timp real nu numai a drumului din față, ci și a tot ceea ce înconjoară vehiculul, de la pietoni la obiectele urbane. În acest articol, am evidențiat trei dintre principalele tehnologii de senzori pe care le utilizează vehiculele autonome – dar, în timp, alte tehnologii de senzori vor evolua pentru a le completa. Un alt aspect critic al proiectării vehiculelor autonome va fi implementarea unor senzori redundanți, astfel încât, dacă un senzor cedează, acesta să nu împiedice funcționarea în siguranță a întregului vehicul. În mod cert, există un cost asociat cu garantarea redundanței, dar este esențial să ne asigurăm că vehiculele nu pun în pericol viața oamenilor.
Nu pierdeți următorul articol despre conducerea autonomă oferit de Mouser Electronics.
Autor:
Mark Patrick
Mouser Electronics
Authorised Distributor
www.mouser.com
Urmărește-ne pe Twitter
