Τα προηγμένα συστήματα υποστήριξης οδηγού (ADAS) παρέχουν στα οχήματα πρόσθετη άνεση και ασφάλεια στους δρόμους. Σήμερα, στα αυτοκίνητα χρησιμοποιούνται πολυάριθμα συστήματα υποβοήθησης οδηγού, τα οποία συχνά συνδυάζονται σε μεμονωμένα πακέτα ασφαλείας. Αυτό καθίσταται εφικτό χάρη στην ολοένα και πιο έξυπνη αναγνώριση του περιβάλλοντος χώρου του οχήματος, επειδή η τεχνολογία αισθητήρων αποδίδει όλο και καλύτερα. Οι υπέρηχοι, το ραντάρ, το lidar, η κάμερα και άλλα έχουν σαφώς βελτιώσει τις επιδόσεις τους. Το εξαιρετικά πολύπλοκο λογισμικό βρίσκεται στην καρδιά των ολοένα και πιο ισχυρών μονάδων ελέγχου, βελτιστοποιώντας τις διαδικασίες των αλγορίθμων, ώστε να ανταποκρίνονται γρήγορα και να ενεργοποιούν τη σωστή (αντι)δράση ακόμη και σε κρίσιμες καταστάσεις οδήγησης. Με αυτόν τον τρόπο, οι κρίσιμες καταστάσεις μπορούν να ξεπεραστούν και να αποφευχθούν τα ατυχήματα.
Πάρτε για παράδειγμα το σύστημα προειδοποίησης αλλαγής λωρίδας κυκλοφορίας: Αρκεί ένας προειδοποιητικός ήχος κατά την έξοδο από τη λωρίδα κυκλοφορίας; Ή μήπως θα πρέπει να υπάρχει μια προειδοποίηση αφής όπου το τιμόνι δονείται; Ή είναι απαραίτητη μια ενεργή παρέμβαση στο τιμόνι ή στην πέδηση; Για να λάβουν τη σωστή απόφαση, τα σύγχρονα συστήματα μπορούν να αξιοποιήσουν την αλληλεπίδραση μεταξύ αισθητήρων και συστημάτων καμερών. Όσο πιο ακριβής είναι η επεξεργασία των ζωντανών πληροφοριών σε πραγματικό χρόνο, τόσο πιο σωστά ανταποκρίνεται το σύστημα υποβοήθησης οδηγού στην κατάσταση στους δρόμους. Ανάλογα με την εφαρμογή και το ADAS, ενσωματώνονται επίσης πολυάριθμες άλλες πληροφορίες, όπως η ταχύτητα, η γωνία διεύθυνσης, η απόσταση από το προπορευόμενο όχημα, οι πληροφορίες για το τυφλό σημείο ή ακόμη και οι οδικές συνθήκες (κ.λπ.). Για παράδειγμα, ο νέος αισθητήρας Shake της HELLA ενισχύει την αντίληψη του περιβάλλοντος από το ραντάρ, το lidar και την κάμερα, παρέχοντας ενημερωμένα και ακριβή δεδομένα για την κατάσταση του δρόμου.
Παρ’ όλα αυτά, υπάρχουν και συστήματα υποβοήθησης που δεν επεμβαίνουν άμεσα σε διαδικασίες που αφορούν την δυναμική της οδήγησης, αλλά βελτιώνουν σημαντικά την παθητική ασφάλεια και την άνεση. Παραδείγματα είναι ο βοηθός μεγάλης σκάλας φώτων ή ο αυτόματος υαλοκαθαριστήρας. Για παράδειγμα, η HELLA παρέχει επίσης και συνδυαστικούς αισθητήρες βροχής/φωτός που μετρούν τη θερμοκρασία, την υγρασία και την ηλιακή ακτινοβολία (φως περιβάλλοντος) και μπορούν έτσι να ελέγχουν το σύστημα κλιματισμού εκτός από τα φώτα του οχήματος.
Αισθητήρες ραντάρ και υπερήχων
Τα συστήματα ραντάρ (κυρίως με 77 GHz) επιτρέπουν ακριβείς μετρήσεις ταχύτητας και απόστασης – ακόμη και σε υψηλές ταχύτητες του οχήματος – αλλά δεν έχουν υψηλή γωνιακή ανάλυση. Χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, για την αποφυγή συγκρούσεων. Ένα από τα πλεονεκτήματά τους είναι ότι δεν εξαρτώνται από τις καιρικές συνθήκες. Συστήματα ραντάρ μεσαίου και μεγάλου βεληνεκούς με εμβέλεια έως και 250 m χρησιμοποιούνται επιπλέον των ραντάρ μικρού βεληνεκούς για την ανίχνευση αντικειμένων σε απόσταση έως και 30 m.
Οι αισθητήρες υπερήχων αποτελούν μέρος των παραδοσιακών βοηθημάτων στάθμευσης εδώ και πολύ καιρό. Μετρούν την απόσταση από το πλησιέστερο αντικείμενο καταγράφοντας το χρόνο που χρειάζονται για να διανύσουν οι ανακλώμενοι ηχητικοί παλμοί που έχουν εκπέμψει. Ως ειδικοί μικρής εμβέλειας, είναι λιγότερο σημαντικοί για την αυτοματοποιημένη οδήγηση, αλλά έχουν αποδειχθεί ως βοηθοί στάθμευσης και τυφλού σημείου. Οι αισθητήρες υπερήχων είναι συμπαγείς και ανθεκτικοί. Λειτουργούν επίσης τη νύχτα και χωρίς παρεμβολές, για παράδειγμα στην ομίχλη. Ωστόσο, παρουσιάζουν αδυναμίες σε χιονόπτωση και δεν είναι επίσης κατάλληλοι για μεγαλύτερες αποστάσεις.
Αισθητήρες Lidar
Ο αισθητήρας lidar είναι ένας εξίσου σημαντικός αισθητήρας. Η συντομογραφία σημαίνει light-detection and ranging – ένα οπτικό σύστημα μέτρησης που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση αντικειμένων. Η θέση του αντικειμένου μπορεί να προσδιοριστεί από την αντανάκλαση του εκπεμπόμενου φωτός στο αντικείμενο μέχρι το φως να επιστρέψει στον δέκτη. Επομένως, πρόκειται για έναν σαρωτή λέιζερ που μπορεί επίσης να δημιουργήσει μια τρισδιάστατη εικόνα του περιβάλλοντος. Τα συστήματα Lidar δεν λειτουργούν με μικροκύματα, αλλά με παλμούς φωτός από μη ορατές περιοχές φωτός, δηλαδή με φως κοντά στο υπέρυθρο. Συνήθως έχουν μήκος κύματος 905 nm, εμβέλεια 200 m σε καλές καιρικές συνθήκες, υψηλή γωνιακή ανάλυση και κάλυψη 360°. Ωστόσο, το εκτυφλωτικό φως και οι συνθήκες κακής ορατότητας, όπως η ομίχλη, η βροχή ή ο ψεκασμός, επηρεάζουν την εμβέλεια. Ως εκ τούτου, το lidar χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον σαν βοηθητικό σύστημα.
Συστήματα καμερών (οπτικοί αισθητήρες)
Τα συστήματα καμερών χρησιμοποιούνται επίσης συχνά για την επισκόπηση του περιβάλλοντος χώρου. Μια βασική εφαρμογή, για παράδειγμα, είναι η αναγνώριση πινακίδων κυκλοφορίας. Οι πινακίδες που ανιχνεύονται εμφανίζονται απευθείας στην οθόνη του οργάνου ή στην οθόνη. Σε πολλές περιπτώσεις, η αναγνώριση πινακίδων κυκλοφορίας χρησιμεύει επίσης ως βάση πληροφοριών για άλλα συστήματα υποβοήθησης οδηγού, όπως το σύστημα προειδοποίησης προτεραιότητας, το σύστημα προειδοποίησης λανθασμένης οδήγησης ή η λειτουργία προειδοποίησης ταχύτητας.
Οι σύγχρονες κάμερες μπορούν επίσης να αναγνωρίζουν και να διακρίνουν ακόμη και εμπόδια μπροστά από το όχημα. Χρησιμοποιούνται τόσο mono όσο και stereo κάμερες. Οι τελευταίες είναι σε θέση να ανιχνεύουν εμπόδια σε 3D χωρίς πρόσθετη τεχνολογία αισθητήρων. Με μια stereo κάμερα, ωστόσο, ο χώρος εγκατάστασης περιορίζει την τρισδιάστατη απεικόνιση: όσο μικρότερη είναι η απόσταση μεταξύ των δύο φακών της κάμερας, τόσο μικρότερη είναι η αποτελεσματική τρισδιάστατη εμβέλεια μέτρησης. Αυτό σημαίνει ότι οι stereo κάμερες μπορούν να δουν τρισδιάστατα έως και 50 m μπροστά από το όχημα. Επιπλέον, οι διαφορές στην προοπτική των δύο εικόνων που λαμβάνονται είναι πολύ μικρές για να αντληθούν από αυτές τρισδιάστατες πληροφορίες. Πάνω από αυτό το όριο, η κάμερα συμπεριφέρεται σαν μονοκάμερα.
Η εμβέλεια μιας μονοκάμερας είναι περίπου 250 m, ανεξάρτητα από το χώρο εγκατάστασης. Συνδυάζοντας τις εικόνες από διάφορες κάμερες και αισθητήρες, μπορεί να δημιουργηθεί μια τρισδιάστατη εικόνα. Οι κάμερες στο εσωτερικό του οχήματος μπορούν επίσης να ανιχνεύσουν αν ο οδηγός είναι κουρασμένος ή αφηρημένος. Οι κάμερες έξω από το όχημα (εμπρός και πίσω) καταγράφουν επίσης το άμεσο περιβάλλον του αυτοκινήτου και επισημαίνουν τα εμπόδια.
Αισθητήρες υπερύθρων
Αντίθετα, οι υπέρυθρες κάμερες χρησιμοποιούνται για την υποβοήθηση της νυχτερινής όρασης. Ανταποκρίνονται στη θερμική ακτινοβολία των αντικειμένων. Μετατρέπονται σε ασπρόμαυρες εικόνες και οι πληροφορίες εμφανίζονται στην κοινή οθόνη. Το ψυχρότερο περιβάλλον εμφανίζεται σκοτεινό, οι άνθρωποι και τα ζώα εμφανίζονται εμφανώς φωτεινά. Τα σύγχρονα συστήματα ανιχνεύουν ανθρώπους και μεγαλύτερα άγρια ζώα σε απόσταση έως και 300 m. Σε επικίνδυνες καταστάσεις ακούγεται ένα προειδοποιητικό σήμα. Ανάλογα με το σύστημα προβολέων, είναι δυνατή, για παράδειγμα, η προειδοποίηση με σύντομους παλμούς φωτός.
Συγχώνευση δεδομένων αισθητήρων
Όλα τα σχετικά δεδομένα από υπερήχους, ραντάρ, lidar, κάμερες και άλλα συστήματα μπορούν να συνδεθούν έξυπνα και σε πραγματικό χρόνο με τη συγχώνευση αισθητήρων. Κοιτάζοντας προς το μέλλον, αυτό είναι που καθιστά δυνατή την αυτοματοποιημένη οδήγηση εξ αρχής. Οι πλεονασμοί, δηλαδή τα μερικώς επικαλυπτόμενα αποτελέσματα για την αναγνώριση του περιβάλλοντος, αποτελούν ρητή απαίτηση. Οι πλεονασμοί και οι έλεγχοι αξιοπιστίας, δηλαδή ο έλεγχος εντός του συστήματος κατά πόσον τα δεδομένα για το περιβάλλον έχουν καταγραφεί σωστά, είναι τα μόνα πράγματα που εμποδίζουν σε μεγάλο βαθμό την εσφαλμένη ερμηνεία των δεδομένων. Επομένως, ανάλογα με τα συστήματα υποβοήθησης οδηγού, το βαθμό αυτοματισμού και την κατηγορία οχήματος, έχουμε να κάνουμε με ένα ξεχωριστό μείγμα πληροφοριών και αισθητήρων και με όλο και περισσότερα δεδομένα που πρέπει να επεξεργάζονται σε πραγματικό χρόνο. Πρόκειται ήδη για ένα τεχνολογικό αριστούργημα!
