Hace mucho tiempo que el conductor cuenta con ayudas para hacer más cómoda y fácil su labor dirigiendo el automóvil; servofreno, servodirección, climatización automática, caja de cambios automática o automatizada…
La evolución continua, y además de simplificar la conducción se incorporan nuevos sistemas que permiten detectar detalles que pueden facilitar más la conducción, e incluso informar al conductor de situaciones que no ha detectado; en conjunto son ayudas a la conducción.
Un paso más es que la tecnología asegure que lo detectado es preciso, y en consecuencia darle la posibilidad de que actúe sobre los mandos del automóvil si no lo hace el conductor, para solventar situaciones de riesgo.
Las ayudas que informan y que intervienen son las ayudas avanzadas a la conducción ADAS.
Las vamos a identificar genéricamente en dos tipos; las que solamente informan para que actúe el conductor, que identificamos como ADAS informativas, y las que si no lo hace accionan los mandos para llevar a cabo correcciones que evitan, o lo tratan de hacer, posibles incidentes o accidentes, que llamaremos ADAS activas.
En este enlace tienes una conferencia en el blog sobre las ADAS si te interesa.
El conductor ha de saber lo que hay en el entorno de su automóvil; ver y oír
Al circular el automóvil, la referencia en la imagen es el coche del centro con el puesto del conducción, el conductor ha de estar atento a las informaciones visuales (principalmente) y acústicas que le llegan de lo que sucede alrededor de su automóvil.
Con estas informaciones puede tomar las decisiones más adecuadas y prever con su percepción, concentración, habilidades y experiencia lo que puede pasar unos instantes más tarde:
- Se ve en la imagen una posible situación de marcha conduciendo el automóvil, en que se representan los mandos; acelerador, freno, volante de dirección y palanca de cambio automático o automatizado, por lo que no hay pedal de embrague
- Se aproxima a un paso cebra por el que están pasando dos personas en direcciones opuestas; un joven andando y un niño corriendo tras un balón, el conductor ha de prestar más atención si cabe al niño pues puede implicar cierto riesgo según lo que haga
- Una motocicleta sale en diagonal del paso cebra por la izquierda y se va alejando
- Hay dos coches a su lado, el de la izquierda va en dirección contraria y se marcha
- A la derecha ve el conductor a otro coche por la ventanilla lateral y el retrovisor exterior derecho, que se ha de parar en el paso cebra, este coche está más cerca de lo que debería, por lo que el conductor le prestará más atención
Con estas informaciones, el conductor toma decisiones en tiempo real para circular con su automóvil de la forma más segura en el entorno cambiante del tráfico en que se va desenvolviendo.
El conductor puede contar con ayudas para detectar lo que hay en el entorno del automóvil
Un paso crucial en la seguridad activa o primaria (para evitar el accidente), es la posibilidad de detectar lo que sucede en el entorno del automóvil, y así poder informar la conductor de situaciones de las que puede no haber sido consciente.
Los principales sistemas para controlar el entorno del automóvil son estos, de los que estimamos el número, tipo y colocación en la imagen:
Sensores de ultrasonidos
- Emiten estas señales no audibles por las personas; miden el tiempo que las señales de ultrasonidos tardan en volver y así valorar la distancia de objetos y su modificación en tiempo real
- Vemos estos señores en el coche en toda su periferia
- Su utilidad abarca varias posibilidades, entre estas; informaciones en aparcamiento, proximidad de objetos en las zonas bajo su campo de acción para diferentes funciones…
Radares
- Generan ondas electromagnéticas; detectan el tamaño de objetos en su campo de acción a la vez que miden la distancia y sus alteraciones en tiempo real
- Se representan sobre el coche en el habitáculo y detrás
- Según su radio de acción pueden controlar más o menos ángulos del entorno y distancias
- Se pueden utilizar para diversas informaciones, aparcamiento, detección de objetos en zonas no visibles en determinadas situaciones, control de distancia a otros vehículos circulando…
Cámaras de vídeo
- Ofrecen imágenes en movimiento de lo que “ven” sus objetivos.
- Si son cámaras 3D pueden ofrecer datos adicionales de la variación de distancia en lapsos de tiempo predeterminados
- En el coche vemos cámaras de vídeo delante, detrás y a ambos lados
- Aportan informaciones visuales fácilmente interpretables por el conductor y/o sistemas de control…
Sensores Lídar
- Emiten haces de luz láser; generan un haz complejo de luz que es interrumpido por el objeto, lo que permite determinar su perfil y también la distancia y variación en tiempo real
- Son bastante caros, por lo que se utilizan en casos en que es la única solución para los objetivos que se buscan
- Hemos colocado en el coche de la imagen dos delante y otros dos detrás
- Son útiles para muchas funciones ya que permiten controlar con extrema precisión lo que sucede en sus radios de acción
Sensores ópticos de luz
- Detectan luz exterior y su intensidad, así como variaciones que se van produciendo en tiempo real
- En el coche se ve uno delante en el parabrisas y otro detrás en la luneta
- Permiten encender y apagar los faros y pilotos del automóvil según la luz exterior, pueden informar para cambiar de faros de carretera o cruce, paso automático a posición anti deslumbramiento del retrovisor interior…
Sensores ópticos de refracción
- Dirigen luz hacia un cristal valorando su transparencia y visibilidad, así como variaciones en tiempo real
- En el coche hay uno en el marco superior del parabrisas
- Al medir la transparencia del cristal puede accionar los limpiaparabrisas y adaptar su velocidad a la intensidad de la lluvia…
Los sensores han de estar en su posición correcta en el automóvil calibrados estática y dinámicamente
Se reproduce una imagen similar a la vista al principio en la que el conductor recibía información del entorno por sus sentidos, principalmente la vista y el oído, ahora con la interacción de los sensores del entono que se han explicado.
Representamos didácticamente lo que desarrollan los sensores que hemos seleccionado como implicados en los eventos en el entorno del automóvil:
- El niño tras el balón, y este, son detectados por; sensores de ultrasonidos delantero izquierdo y lateral delantero de ese lado, sensor Lídar delantero izquierdo, radar delantero al entrar en su campo de acción y cámara de vídeo delantera en el extremo izquierdo de su campo visual. Esta cámara también “ve” el paso de cebra
- El joven que cruza el paso de cebra desde la derecha es detectado por el sensor de ultrasonidos lateral delantero de ese lado
- La motocicleta que entra por el lado derecho del paso de cebra se identifica por el sensor de ultrasonidos central del lado derecho
- El coche que circula en dirección opuesta a la izquierda se localiza por; sensores de ultrasonidos laterales central y trasero del lado izquierdo, radar trasero que cubre esa zona y cámara de vídeo del lado izquierdo
- El coche del lado derecho en la misma dirección se detecta por; los tres sensores de ultrasonidos del lado derecho, cámara de vídeo de ese lado y radar trasero que controla esa zona
Con las detecciones desarrolladas se informa al sistema de control para que mediante algoritmos decida que hacer en caso de que haya riesgos; genéricamente las acciones son de dos tipos:
- Informativa; se avisa por señales acústicas y/o visuales al conductor para que actúe en consecuencia
- Informativa y activa; si tras avisar al conductor del riesgo este no interviene, o no hay tiempo, el sistema ADAS actúa sobre los mandos del automóvil, freno, acelerador, dirección y caja de cambios si es automática, para evitar posibles accidentes
Estas son algunas de las ayudas avanzadas a la conducción ADAS
Con los sistemas de control dinámico del entono del automóvil se pueden programar comportamientos que ayudan al conductor, le informan de situaciones que afectan a la marcha y pueden llegar a interactuar con los mandos del automóvil en las ADAS activas.
Estos son algunos ejemplos de diferentes ADAS:
Regulador de velocidad de crucero adaptativo
- Con el regulador de velocidad el automóvil mantiene la seleccionada sin que el conductor tenga que actuar sobre el acelerador
- Si se ha de acelerar, frenar o pisar el pedal de embrague con caja de cambios manual, se auto desconecta el sistema y ha de ser reactivado
- Al poder detectar un vehículo delante más lento, el sistema adaptativo se ajusta a su velocidad hasta que es adelantado o se desvía
- Las informaciones son aportadas por, según el sistema, cámara de video frontal 3D, radar, sensores Lídar…
Información en el parabrisas (Head Hud Display)
- Se proyectan en el parabrisas, o sobre una pantalla transparente frente a los ojos del conductor, las informaciones útiles para que mantenga su atención en la carretera
- Se incluyen las indicaciones del navegador
Información de señales de tráfico
- Son identificadas por la cámara de vídeo frontal y se presentan en una pantalla accesible al conductor, o en el sistema HUD
Detección de salida de carril
- Cuando alguna rueda delantera se acerca demasiado a la línea que delimita su carril, el sistema lo detecta y avisa al conductor, puede auto corregir con el volante si esta ADAS es activa
- La información la aportan la cámara de vídeo del lado afectado, radar….
Visión nocturna
- Para esta sofisticada ADAS se necesita un elemento más no citado hasta ahora, es una cámara termográfica colocada delante
- Esta cámara de noche detecta objetos a gran distancia delante del coche, bastante más de lo que iluminan los faros
- En caso de que haya algo delante informa al conductor mediante una imagen tratada para ser reconocible
- Si el riesgo se mantiene y no hace nada el conductor el sistema puede, si es activo, intervenir sobre los mandos del automóvil
Control de ángulos muertos
- Informa al conductor de que hay algo a los lados o detrás del automóvil, abarcando zonas no visibles por los retrovisores
- Si aparece algo informa al conductor, pudiendo si la ADAS es activa intervenir sobre los mandos para evitar posibles accidentes
Hay bastantes más ADAS, algunas las puedes ver en los enlaces incluidos.
Irán apareciendo más hasta el punto de que podrían ser capaces de conducir el automóvil prescindiendo del control del conductor, parcial o totalmente, será en este último caso el coche autónomo.
Sensores de ayudas a la conducción ADAS con defectos de calibración
Para que las informaciones del entorno del automóvil sean válidas han de estar basadas en datos de situaciones reales de lo que hay alrededor.
En caso de que por cualquier causa, pequeño golpe, fijación incorrecta u otra, los sensores no ubiquen correctamente objetos del entorno, en posición o distancia, las informaciones y actuaciones no serán las adecuadas con efectos opuestos a los objetivos de mejorar la seguridad activa o primaria:
- Se ve la misma imagen que hemos utilizado antes, resaltando en rojo las posiciones de las personas y objetos de alrededor que los sensores de información detectan
- Se representan en verde las posiciones y distancias reales de las personas y objetos implicadas en la situación
- Al no estar donde el sistema cree que están puede informar y actuar antes de tiempo, causando confusión al conductor y maniobras intempestivas, si informa o actúa más tarde, estando más próximas, se producirán impactos o atropellos
Es imprescindible que las informaciones aportadas por los sensores determinen situaciones reales.
Concepto de calibración sistemas ADAS
Cuando se repara el automóvil por algún accidente, u otra causa, que ha afectado a zonas donde hay sensores, se ha de asegurar que su posición es la correcta, se denomina calibrado.
También se puede ver afectada la posición por otras alteraciones, lo que supone que se debería hacer comprobaciones periódicas de los sensores que afectan al funcionamiento de las ADAS, en las informativas es importante y trascendental en las activas que pueden intervenir sobre los mandos del automóvil.
- En la imagen se representa de forma didáctica el concepto de calibración de los sensores de las ADAS; hemos recreado distintas escalas de medida como modelos para valorar y medir las lecturas de los sensores de información, tanto en distancia, ángulo como variaciones en estos campos u otros más que influyan en lo que controlan
Cuando se disponga de sensores y sistemas de control capaces de asegurar la circulación del automóvil sin supervisión se llegará al coche autónomo, lo hemos mencionado, tardará bastante en llegar para sustituir en todas las posibles utilizaciones del coche tal como lo conocemos, antes habrá usos parciales.
Un aspecto que no es técnico y afectará mucho a los resultados y aceptación del coche autónomo es como actúa en situaciones críticas.
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Otros enlaces
- Calibración de los sistemas ADAS: Cuándo hay que hacerla
- ¿Conoces los métodos de calibración de los sensores ADAS?
