ADAS e direção autônoma: Uma visão geral abrangente para profissionais do setor automotivo

O veículo com sistema ADAS ativo reconhece pedestres e patinetes elétricos no trânsito urbano usando sinais de radar e de sensores - um exemplo de direção autônoma e fusão de sensores

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O ADAS aumenta a segurança e o conforto: os modernos sistemas de assistência, como a Função de frenagem automática de emergência (Autonomous Emergency Braking, AEB), o Controle de cruzeiro adaptativo (Adaptive Cruise Control, ACC), o Assistente de manutenção de faixa e o Assistente de estacionamento, auxiliam ativamente os motoristas e já são uma exigência legal em muitos veículos novos.
A direção autônoma tem 5 níveis de automação: do nível 0 sem assistência ao nível 5 sem motorista - cada nível define o grau de controle que o veículo assume.
A fusão de sensores é uma tecnologia fundamental: câmeras, radar, lidar e ultrassom fornecem dados que são combinados para criar uma imagem precisa dos arredores.
A inteligência artificial e a segurança cibernética são indispensáveis: a IA reconhece objetos, planeja rotas e toma decisões, enquanto a segurança cibernética protege os dados e as funções do veículo.
Os dispositivos de diagnóstico são ferramentas centrais: eles permitem a calibração, a solução de problemas, as atualizações de software e a documentação do trabalho de manutenção – essenciais para sistemas ADAS e autônomos confiáveis.

Noções básicas e categorização dos sistemas de veículos modernos

Visão geral dos sistemas de assistência ao motorista

Os sistemas avançados de assistência ao motorista (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) e a direção autônoma são dois dos desenvolvimentos mais interessantes e inovadores do setor automotivo. Eles oferecem uma ampla gama de oportunidades e desafios para os profissionais do setor automotivo. A seguir, apresentamos uma visão geral abrangente dos aspectos mais importantes. O ADAS abrange uma série de tecnologias destinadas a aumentar a segurança e o conforto ao dirigir. Os sistemas comuns de assistência ao motorista ADAS incluem:

Controle de cruzeiro adaptativo (ACC): ele ajusta automaticamente a velocidade do veículo de acordo com o fluxo do tráfego e mantém uma distância segura em relação ao veículo da frente.
Farol alto adaptativo (ADB): alterna automaticamente entre farol alto e o farol baixo a fim de obter a iluminação da faixa de rodagem que é necessária no momento para o veículo.
Função de frenagem automática de emergência (AEB): reconhece possíveis colisões e freia o veículo automaticamente para evitar acidentes ou reduzir sua gravidade.
Assistente de manutenção de faixa (LKA): ajuda o motorista a manter o veículo com segurança em sua faixa, fazendo correções suaves na direção se houver risco de desvio de faixa.
Assistente de mudança de faixa: avisa o motorista sobre veículos no ponto cego para tornar as mudanças de faixa mais seguras.
Assistente de estacionamento: o estacionamento seguro é apoiado por sensores e câmeras que reconhecem obstáculos e avisam o motorista.

de acordo com o Regulamento (UE) 2019/2144 do Parlamento Europeu e do Conselho, de 27 de novembro de 2019, vários sistemas de assistência ao motorista - incluindo assistência de frenagem de emergência, assistente de manutenção de faixa, aviso de sonolência e assistência de marcha à ré - são obrigatórios para todos os veículos de passageiros recém-registrados na UE desde 7 de julho de 2024. O objetivo é aumentar a segurança geral dos veículos e proteger os usuários vulneráveis das estradas

Diagrama que ilustra os diferentes níveis de direção autônoma - de veículos totalmente controlados manualmente a veículos totalmente automatizados — Direção autônoma - 5 níveis para o carro autônomo

Direção autônoma e nível de automação

A direção autônoma vai um passo além e tem como objetivo desenvolver veículos que possam dirigir sem intervenção humana.

A automação é dividida nos seguintes níveis:

Nível 0: o motorista tem responsabilidade (sem suporte).
Nível 1: assistência ao motorista (por exemplo, controle de cruzeiro adaptativo).
Nível 2: automação parcial (por exemplo, assistente de manutenção de faixa combinado com controle de cruzeiro adaptativo).
Nível 3: automação condicional (o veículo pode dirigir sozinho sob certas condições, mas o motorista deve estar preparado para intervir).
Nível 4: alto nível de automação (o veículo pode dirigir sozinho na maioria das situações, o motorista só precisa intervir em casos excepcionais).
Nível 5: automação completa (sem necessidade de intervenção humana).

Fundamentos tecnológicos dos sistemas modernos de veículos

Principais tecnologias para direção automatizada e autônoma

A direção autônoma é baseada em uma variedade de tecnologias altamente desenvolvidas que trabalham juntas para controlar veículos de forma segura e confiável sem intervenção humana. Aqui estão as tecnologias mais importantes que tornam isso possível:

Fusão de sensores: a integração de dados de vários sensores (câmeras, radar, lidar) para criar uma imagem abrangente dos arredores.
Inteligência artificial: algoritmos que tomam decisões e controlam o veículo em tempo real.
Segurança cibernética: proteção contra ataques de hackers e garantia da integridade dos dados

Ilustração da cobertura de sensores de um veículo com câmera, radar, LiDAR e sensores ultrassônicos - exemplo de fusão de sensores em ADAS e direção autônoma. — Representação de exemplo das áreas de detecção. Vários sistemas de assistência ao motorista no veículo garantem um "monitoramento completo".

Fusão de sensores como base para a percepção ambiental

A fusão de sensores é uma das principais tecnologias que possibilitam a direção automatizada e autônoma. Ela descreve a vinculação e o processamento inteligentes de dados de diferentes tipos de sensores para gerar uma imagem precisa, confiável e completa dos arredores do veículo. Os veículos modernos são equipados com um grande número de sensores:

Câmeras: detectam informações visuais, como marcações na estrada, sinais de trânsito, semáforos e objetos.
Radar: mede distâncias e velocidades de objetos, funciona de forma confiável, mesmo em condições de pouca visibilidade.
Lidar (Light-Detection and Ranging): um sistema de medição óptica para detecção de objetos. Cria modelos 3D de alta precisão do ambiente usando pulsos de laser.
Sensores ultrassônicos: mede distâncias de objetos a curta distância registrando o tempo de propagação de pulsos sonoros reflexivos que eles emitiram.
Sensores inerciais: uma Unidade de Medição Interna (IMU) mede os movimentos e as acelerações do veículo. Essa unidade de sensor é uma combinação de vários sensores, como sensores de aceleração e giroscópios.
GPS: fornece dados de posição para navegação e orientação.

Diagrama da estrutura de decisões funcional no veículo - mostra como a fusão de sensores, a análise e o controle funcionam juntos nos sistemas ADAS — Exemplo de divisão funcional da estrutura de decisões no veículo

Importância e desafios da fusão de sensores

Os sensores dos sistemas de assistência ao motorista fornecem, cada um, informações diferentes com pontos fortes e fracos individuais. A fusão de sensores combina esses dados em tempo real, compara-os e verifica sua plausibilidade. Redundâncias, ou seja, informações sobrepostas, são expressamente desejadas. Elas aumentam a segurança, pois ajudam a reconhecer e corrigir erros.

Confiabilidade: ao combinar várias fontes, o sistema pode continuar a funcionar corretamente mesmo que um sensor falhe ou apresente mau funcionamento.
Precisão: a fusão permite uma detecção mais precisa de objetos, distâncias e movimentos.
Processamento em tempo real: os dados devem ser processados em milissegundos para permitir decisões rápidas e seguras, por exemplo, ao frear ou desviar.
Escalabilidade: a combinação de sensores varia de acordo com a classe do veículo, o grau de automação e a função ADAS. A fusão de sensores é flexível e pode ser personalizada de acordo com diferentes requisitos.

O uso dessas tecnologias também traz uma série de desafios técnicos que precisam ser superados. Os principais são descritos a seguir.

Volume de dados: os sensores geram enormes fluxos de dados que precisam ser processados, sincronizados e interpretados.
Calibração: todos os sensores devem ser alinhados com precisão e verificados regularmente para fornecer resultados corretos.
Complexidade do software: os algoritmos para mesclar e interpretar os dados são altamente complexos e precisam ser constantemente desenvolvidos.
Condições ambientais: chuva, neve, neblina ou ofuscamento podem afetar os sensores individuais - a fusão compensa esses pontos fracos.

A fusão de sensores é o "cérebro" por trás dos modernos sistemas de assistência ao motorista e dos veículos autônomos. Ela não só permite a detecção precisa dos arredores, mas também a tomada de decisões seguras e confiáveis no tráfego rodoviário. Para os profissionais do setor automotivo, isso significa que um profundo conhecimento da tecnologia de sensores, a calibração regular e o uso de equipamentos modernos de diagnóstico são essenciais para a manutenção e o reparo corretos dos sistemas.

Inteligência artificial no veículo

A inteligência artificial (IA) desempenha um papel central no desenvolvimento de veículos autônomos e é usada nas seguintes áreas:

Percepção do ambiente: os sistemas de IA usam sensores como câmeras, radar e lidar para detectar os arredores do veículo. Esses dados são processados em tempo real para identificar objetos, pedestres, sinais de trânsito e outros veículos.
Planejamento de rotas: a IA calcula a rota ideal, levando em conta o tráfego e as condições da estrada. Isso permite uma navegação eficiente e segura.
Controle do veículo: a IA controla com precisão o acelerador, os freios e a direção para conduzir o veículo com segurança. Isso também inclui reagir a eventos imprevistos, como a frenagem repentina de outro veículo.
Tomada de decisões: a IA toma decisões com base em um grande número de pontos de dados e cenários. Isso também inclui decisões éticas, como evitar acidentes.

Os avanços em IA e aprendizado de máquina estão melhorando continuamente os recursos dos veículos autônomos. Essas tecnologias permitem que os veículos aprendam com a experiência e otimizem seu desempenho.

Visor do Cyber Security Management (CSM) na unidade de diagnóstico - explica como as autorizações de segurança (SFD) protegem o acesso aos sistemas do veículo e estão disponíveis apenas para usuários registrados — Alguns fabricantes de veículos protegem a comunicação do veículo com módulos de gateway de segurança para proteger seus sistemas de veículos contra acesso não autorizado. A comunicação irrestrita entre o dispositivo de diagnóstico e o veículo só pode ocorrer com uma ativação correspondente. A função Cyber Security Management (CSM) está integrada em todos os dispositivos de diagnóstico da linha MegaMacs.

Segurança cibernética em sistemas de veículos em rede

A crescente digitalização e a interligação dos veículos modernos também aumentam o risco de ataques cibernéticos. Atualmente, os veículos se comunicam por meio de redes internas (por exemplo, CAN, Ethernet), bem como por interfaces externas, como rádio móvel, WLAN ou Bluetooth. Isso cria possíveis pontos de ataque que precisam ser especificamente protegidos.

Objetivo da segurança cibernética: o objetivo é proteger a integridade, a disponibilidade e a confidencialidade das funções e dos dados do veículo. Isso se aplica tanto aos sistemas críticos de segurança (por exemplo, freios, direção) quanto aos dados pessoais dos ocupantes do veículo

Requisitos legais: o Regulamento R155 da ONU exigiu que os fabricantes de veículos introduzissem um Sistema de Gerenciamento de Segurança Cibernética (CSMS) a partir de julho de 2022 (para novos modelos) e julho de 2024 (para todos os novos registros). Isso deve abranger todo o ciclo de vida do veículo, desde o desenvolvimento e a produção até a operação e o descomissionamento.

Normas técnicas: as normas a seguir são usadas para implementar os requisitos legais:

ISO/SAE 21434: norma para engenharia de segurança cibernética no desenvolvimento de veículos.
ONU R156: regulamenta as atualizações seguras de software, inclusive via OTA (Over-the-Air).
ISO 24089: complementa a R156 com requisitos técnicos para processos de atualização.
ISO 26262: garante a segurança funcional dos sistemas eletrônicos.

Medidas de proteção: as medidas técnicas típicas para a segurança de veículos são as seguintes:

Criptografia e autenticação de dados de comunicação
Firewalls e sistemas de detecção de intrusão (IDS)
Processos de inicialização segura e atualizações de software
Controles de acesso e segmentação de redes

A segurança cibernética é, portanto, um componente central da segurança dos veículos e forma a base para a confiança na mobilidade conectada e automatizada.

Dispositivos de diagnóstico como um elo entre a tecnologia e a oficina

Tarefas dos dispositivos de diagnóstico modernos

Com a crescente disseminação do ADAS e das funções de direção autônoma, a complexidade dos sistemas dos veículos está aumentando consideravelmente. Portanto, os dispositivos de diagnóstico são ferramentas indispensáveis para que os profissionais do setor automotivo reconheçam falhas, façam a manutenção dos sistemas e garantam a segurança.

Diagnóstico de módulos de comando

Os veículos modernos contam com vários módulos de comando que analisam constantemente os dados do sensor e monitoram os status do sistema. Os dispositivos de diagnóstico permitem que os códigos de falha (DTCs - Diagnostic Trouble Codes) sejam lidos nos módulos de comando. Isso permite que as oficinas identifiquem e corrijam fontes específicas de falhas nos sistemas ADAS, como o Assistente de manutenção de faixa, o Assistente de frenagem de emergência ou o Assistente de estacionamento.

Calibração e ajuste de sensores

Após os reparos ou a substituição de componentes, uma calibração exata dos sensores (câmera, radar, lidar) é absolutamente essencial. Os dispositivos de diagnóstico conduzem o processo de calibração, controlam os sistemas de forma direcionada e verificam o alinhamento correto. Só assim é possível garantir que os sistemas de assistência funcionem de forma confiável e não ocorram interpretações erradas.

Atualizações e codificação de software

Muitas funções do ADAS são regularmente aprimoradas ou expandidas por meio de atualizações de software. Os dispositivos de diagnóstico permitem que novas versões de software sejam instaladas, que novos componentes sejam aprendidos e que as configurações do sistema sejam ajustadas. Manter o software atualizado é fundamental, especialmente para sistemas relevantes para a segurança.

Verificações de plausibilidade e testes de sistema

Os dispositivos de diagnóstico oferecem a opção de ler dados em tempo real e realizar testes de sistema. Isso permite que os profissionais do setor automotivo verifiquem se os sensores e atuadores estão funcionando corretamente, se a comunicação entre os módulos de comando está funcionando e se a fusão de sensores é plausível. Isso é especialmente importante para minimizar as fontes de erro e garantir a segurança.

Documentação e verificação

Muitos dispositivos de diagnóstico oferecem funções para registrar e documentar o trabalho realizado. Isso não é importante apenas para a garantia de qualidade interna, mas também para fornecer evidências aos clientes e às seguradoras, por exemplo, após uma calibração ou reparo de sistemas relevantes para a segurança.

Manutenção preventiva e monitoramento de condições

Ao monitorar continuamente os parâmetros do sistema e os valores dos sensores nos módulos de comando individuais, os dispositivos de diagnóstico podem indicar desgaste, mau funcionamento ou falhas iminentes em um estágio inicial. Isso permite que as medidas de manutenção preventiva sejam iniciadas antes que surjam situações críticas para a segurança.

Interface de diagnóstico para análise da memória de falhas e monitoramento do sistema das funções ADAS - exibe parâmetros, configurações básicas e códigos de falha no dispositivo de diagnóstico Mega Macs — As funções do sistema dos sistemas ADAS individuais são monitoradas continuamente. Todas as falhas que ocorrem são armazenadas na memória de falhas do módulo de comando do sistema e podem ser consultadas usando um dispositivo de diagnóstico adequado. Dependendo do dispositivo de diagnóstico e do sistema, funções adicionais de diagnóstico podem ser exibidas e usadas para a resolução de erros

Dispositivo de diagnóstico macsRemoteServices da Hella Gutmann em diálogo com o veículo. - permite a codificação, o aprendizado de componentes e a personalização do sistema ADAS. — As funções do ADAS são aprimoradas regularmente por meio de atualizações de software. Os dispositivos de diagnóstico, como o macsRemoteServices, permitem atualizações, o aprendizado de novos componentes e a personalização de sistemas relevantes para a segurança

Conclusão

Os dispositivos de diagnóstico são o elo entre a tecnologia moderna dos veículos e a prática na oficina. Eles não apenas permitem a solução de problemas, mas também são indispensáveis para a calibração, manutenção e documentação de sistemas ADAS e autônomos. Para os profissionais do setor automotivo, isso significa que: Sem conhecimentos sólidos sobre o manuseio de dispositivos de diagnóstico e treinamentos regulares, não é mais possível realizar um trabalho profissional em veículos modernos.

Padrões típicos de falhas e práticas de reparo para ADAS

Quais são as causas típicas de falhas e códigos de falha nos sistemas ADAS?

As falhas e os códigos de falha mais comuns nos sistemas ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) podem ser divididos em três categorias principais: Erros de sensor, problemas de comunicação e erros de calibração.

1. Erros relacionados ao sensor:

Falha na câmera: calibração defeituosa, contaminada ou incorreta.
Funcionamento incorreto do radar: dano mecânico, cabeamento defeituoso ou suporte solto.
Detecção de ponto cego (Blind Spot Detection, BSD): falhas elétricas, danos mecânicos ou sujeira.
Sensor de ângulo de direção: dados imprecisos devido a desgaste ou instalação incorreta.

2. Erro de comunicação (barramento CAN/LIN):

erro no barramento CAN/LIN: Os módulos de comando não podem se comunicar uns com os outros.
- Conexão interrompida entre módulos de comando.
- Conexões de encaixe corroídas ou cabos com defeito.
- Módulos de comando com defeito ou falhas no gateway.

3. Erro de calibração:

após a substituição do para-brisa, reparo da carroceria ou modificação do chassi.
Posicionamento incorreto dos painéis de calibração ou condições ambientais incorretas durante a calibração dinâmica.

Exibição dos códigos de falha do ADAS no dispositivo de diagnóstico - mostra erros de calibração do sensor de radar e informações do sistema para solução de problemas por meio da interface OBD. — Os códigos de falha são lidos por meio da interface OBD e fornecem aos técnicos informações sobre problemas específicos no sistema ADAS. Como alguns desses códigos podem ser específicos da marca, o respectivo modelo do veículo deve ser levado em consideração. Um diagnóstico preciso geralmente requer uma combinação de diagnósticos do módulo de comando, inspeção visual e testes funcionais dos componentes e periféricos afetados

Os códigos de falha que ocorrem no sistema ADAS podem ter várias causas.

Veja a seguir alguns exemplos dos códigos de falha mais comuns e seus possíveis significados:

U3000: erro geral do módulo de comando. Isso pode indicar um problema com o próprio módulo de comando ou problemas de comunicação no barramento CAN
C1101: erro no sensor do radar. Isso pode ser causado por um mau funcionamento do sensor do radar ou por cabeamento danificado.
B124D: erro no sistema da câmera. Isso pode indicar problemas com a câmera ou com o cabeamento
B127E: erro do sensor de radar. Alinhamento incorreto. Possivelmente causado por um impacto no para-choque.
B117F: erro no sistema da câmera. Calibração incorreta ou sensor de imagem danificado.
C1A67: erro no sensor LIDAR. Isso pode ser causado por um mau funcionamento do sensor LIDAR ou por bloqueios e sujeira.
U0415: dados inválidos do módulo de comando do ABS. Isso pode indicar problemas de comunicação entre o módulo de comando do ABS e outros módulos de comando.

Instruções de reparo para evitar falhas

Como os sistemas ADAS dependem de sensores precisos e calibração correta, mesmo pequenas alterações no veículo podem causar mau funcionamento. Para evitar erros desnecessários, reclamações de clientes ou até mesmo riscos à segurança, os itens a seguir devem ser observados nas operações diárias da oficina.

Limpeza dos sensores

Os sensores ADAS, como câmeras, radar, lidar e ultrassônicos, geralmente são montados na parte externa do veículo e, portanto, são suscetíveis a sujeira. Lama, neve, gelo, insetos ou até mesmo resíduos de lavagem de carros podem prejudicar significativamente o desempenho do sensor.

Nenhum trabalho de reparo sem calibração subsequente

Alterações no chassi (por exemplo, rebaixamento), no para-choque ou no para-brisa afetam a posição e o alinhamento do sensor. A troca por pneus com diâmetro diferente também pode prejudicar a função ADAS. Após essas intervenções, é obrigatória uma calibração estática ou dinâmica de acordo com as especificações do fabricante.

Observe as especificações OEM para calibração e reparo

Cada fabricante de veículos tem requisitos específicos para a calibração dos sistemas ADAS. Por esse motivo, somente dispositivos de diagnóstico, ferramentas de calibração e, se necessário, dispositivos de diagnóstico adequados específicos do fabricante devem ser usados. Nesse contexto, deve-se tomar cuidado especial para garantir que os painéis de calibração sejam posicionados corretamente, que as distâncias, as alturas e os ângulos prescritos sejam cumpridos com exatidão e que as condições ambientais, como iluminação suficiente e uma superfície nivelada e estável, sejam observadas.

Documentação de todas as etapas de calibração e códigos de falha

A documentação é um componente central do diagnóstico e da manutenção do ADAS. Ela não serve apenas para garantir a qualidade interna, mas também é um importante instrumento para garantir a rastreabilidade perante clientes, seguradoras e organizações de certificação. Um registro completo de todas as calibrações realizadas, códigos de falha lidos e dispositivos de diagnóstico usados protege a oficina contra riscos de responsabilidade e facilita os reparos subsequentes ou o processamento de reclamações.

Especialmente em sistemas relevantes para a segurança, como o assistente de frenagem de emergência ou o aviso de saída da faixa, é fundamental que todas as etapas de trabalho sejam documentadas de forma transparente e compreensível. Isso se aplica tanto ao diagnóstico inicial (Pre-Scan) quanto à verificação final (Post-Scan) após o reparo ou a calibração.

Mais informações sobre sistemas de assistência ao motorista e regulamentação/legislação podem ser encontradas nas páginas de tópicos a seguir:

Resumo dos tipos de sensores para os sistemas de assistência à direção

Faróis de LED Matrix SSL HD

Assistente de mudança de faixa

Adaptive Cruise Control - Ajustar sensor

Kraftfahrt-Bundesamt (Autoridade Federal de Transportes Motorizados da Alemanha) - Aprovação de tipo - Regulamento nº 155 da ONU (Segurança cibernética)

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX:32019R2144

Regulamento ONU n.º 155 - Prescrições uniformes relativas à homologação de veículos no que diz respeito à cibersegurança e ao sistema de gestão da cibersegurança [2021/387] - Serviço das publicações da União Europeia

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