Los sistemas ADAS y la conducción autónoma: una visión completa para los profesionales de la automoción

Un vehículo con sistema ADAS activo reconoce peatones y patinetes eléctricos en el tráfico urbano mediante señales de radar y sensores: un ejemplo de conducción autónoma y fusión de sensores

HELLA TECH WORLD: el amigo del taller independiente

El sistema ADAS aumenta la seguridad y el confort: los modernos sistemas de asistencia, como el frenado automático de emergencia (AEB —«Autonomous Emergency Braking»—), el control de crucero adaptativo (ACC —«Adaptive Cruise Control»—), el asistente de mantenimiento de carril y el asistente de aparcamiento, ayudan activamente al conductor y ya son un requisito legal en muchos vehículos nuevos.
La conducción autónoma tiene 5 niveles de automatización: desde el nivel 0 sin asistencia hasta el nivel 5 sin conductor, cada nivel define el grado de control que asume el vehículo.
La fusión de sensores es una tecnología clave: cámaras, radares, lidares y ultrasonidos proporcionan datos que se combinan para crear una imagen precisa del entorno.
La IA y la ciberseguridad son indispensables: la IA reconoce objetos, planifica rutas y toma decisiones, mientras que la ciberseguridad protege los datos y las funciones del vehículo.
Los equipos de diagnóstico son herramientas clave: permiten calibrar, buscar errores, actualizar el software y documentar las tareas de mantenimiento, algo esencial para que los sistemas ADAS y autónomos sean fiables.

Conceptos básicos y clasificación de los sistemas modernos del vehículo

Los sistemas de asistencia a la conducción de un vistazo

Los sistemas avanzados de asistencia a la conducción (ADAS —«Advanced Driver Assistance Systems»—) y la conducción autónoma son dos de los avances más apasionantes e innovadores de la industria automovilística. Estos ofrecen un amplio abanico de oportunidades y retos para los profesionales de la automoción. A continuación, se describen los aspectos más importantes. ADAS comprende una serie de tecnologías destinadas a aumentar la seguridad y el confort durante la conducción. Los sistemas ADAS de asistencia a la conducción más comunes son los siguientes:

Control de crucero adaptativo (ACC): ajusta automáticamente la velocidad del vehículo al flujo del tráfico y mantiene una distancia de seguridad con el vehículo que circula delante.
Luz de carretera adaptativa (ADB): cambia automáticamente de luz de carretera a luz de cruce para alcanzar el nivel de iluminación de la calzada que necesita el vehículo en ese momento.
Función de frenado automático de emergencia (AEB): detecta posibles colisiones y frena el vehículo automáticamente para evitar accidentes o reducir su gravedad.
Asistente de mantenimiento de carril (LKA): ayuda al conductor a mantener el vehículo de forma segura en su carril realizando correcciones suaves de la dirección si existe riesgo de desviación del carril.
Asistente de cambio de carril: avisa al conductor de la presencia de vehículos en el ángulo muerto para que los cambios de carril sean más seguros.
Asistente de aparcamiento: el aparcamiento seguro se apoya en sensores y cámaras que detectan los obstáculos y avisan al conductor.

De conformidad con el Reglamento (UE) 2019/2144 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 27 de noviembre de 2019, varios sistemas de asistencia a la conducción —incluidos el asistente de frenado de emergencia, el asistente de mantenimiento de carril, la advertencia de somnolencia y el asistente de marcha atrás— son obligatorios para todos los turismos de nueva matriculación en la UE desde el 7 de julio de 2024. El objetivo es aumentar la seguridad general de los vehículos y proteger a los usuarios vulnerables de la carretera.

Diagrama que ilustra los distintos niveles de conducción autónoma: desde el control totalmente manual hasta los vehículos totalmente automatizados — Conducción autónoma: 5 niveles hasta el coche autoconducido

Conducción autónoma y nivel de automatización

La conducción autónoma va un paso más allá y pretende desarrollar vehículos capaces de conducir sin intervención humana.

La automatización se divide en los siguientes niveles:

Nivel 0: el conductor tiene la responsabilidad (ninguna asistencia).
Nivel 1: asistencia a la conducción (por ejemplo, control de crucero adaptativo).
Nivel 2: automatización parcial (por ejemplo, asistente de mantenimiento de carril combinado con control de crucero adaptativo).
Nivel 3: automatización condicional (el vehículo puede autoconducirse en determinadas condiciones, pero el conductor debe estar preparado para intervenir).
Nivel 4: alto nivel de automatización (el vehículo puede autoconducirse en la mayoría de las situaciones, el conductor solo tiene que intervenir en casos excepcionales).
Nivel 5: automatización completa (no requiere intervención humana).

Fundamentos tecnológicos de los sistemas modernos del vehículo

Tecnologías clave para la conducción automatizada y autónoma

La conducción autónoma se basa en una serie de tecnologías muy sofisticadas que trabajan conjuntamente para controlar los vehículos de forma segura y fiable sin intervención humana. Estas son las tecnologías más importantes que lo hacen posible:

Fusión de sensores: la integración de datos procedentes de varios sensores (cámaras, radar, lidar) para crear una imagen completa del entorno.
Inteligencia artificial: algoritmos que toman decisiones y controlan el vehículo en tiempo real.
Ciberseguridad: protección contra ataques de piratas informáticos y garantía de integridad de los datos.

Ilustración de la cobertura de sensores de un vehículo con cámara, radar, lidar y sensores ultrasónicos: ejemplo de fusión de sensores en ADAS y conducción autónoma. — Ejemplo de las áreas de captación. Diversos sistemas de asistencia a la conducción del vehículo garantizan una «vigilancia total».

Fusión de sensores como base de la percepción del entorno

La fusión de sensores es una de las tecnologías clave que hacen posible la conducción automatizada y autónoma. Describe la vinculación y el tratamiento inteligentes de datos procedentes de distintos tipos de sensores para generar una imagen precisa, fiable y completa del entorno del vehículo. Los vehículos modernos están equipados con un gran número de sensores:

Cámaras: detectan información visual como marcas viales, señales de tráfico, semáforos y objetos.
Radar: mide distancias y velocidades de objetos, funciona con fiabilidad, incluso en condiciones de mala visibilidad.
Lidar («Light Detection and Ranging»): sistema óptico de medición para detectar objetos. Crea modelos 3D de alta precisión del entorno mediante impulsos láser.
Sensores ultrasónicos: miden la distancia hasta los objetos cercanos registrando el tiempo de propagación de los impulsos acústicos reflejados que han emitido.
Sensores inerciales: una unidad de medición interna (IMU —«Internal Measurement Unit»—) mide los movimientos y aceleraciones del vehículo. Esta unidad de sensores es una combinación de varios sensores, como sensores de aceleración y giroscopios.
GPS: proporciona datos de posición para la navegación y la orientación.

Diagrama de la estructura funcional de decisión en el vehículo: muestra cómo funcionan conjuntamente la fusión de sensores, el análisis y el control en los sistemas ADAS — Ejemplo de división funcional de la estructura de toma de decisiones en el vehículo

Importancia y retos de la fusión de sensores

Cada uno de los sensores de los sistemas de asistencia a la conducción proporciona información diferente, con puntos fuertes y débiles particulares. La fusión de sensores combina estos datos en tiempo real, los compara y comprueba su verosimilitud. Las redundancias —es decir, el solapamiento de información— se desean expresamente. Estas aumentan la seguridad, ya que ayudan a detectar y corregir errores.

Fiabilidad: al combinar varias fuentes, el sistema puede seguir funcionando correctamente aunque falle o funcione mal un sensor.
Precisión: la fusión permite una detección más precisa de objetos, distancias y movimientos.
Procesamiento en tiempo real: los datos deben procesarse en milisegundos para poder tomar decisiones rápidas y seguras, por ejemplo, al frenar o dar un volantazo.
Escalabilidad: la combinación de sensores varía en función de la clase de vehículo, el grado de automatización y la función ADAS. La fusión de sensores es flexible y puede adaptarse a distintas necesidades.

El uso de estas tecnologías también conlleva una serie de retos técnicos que hay que superar. A continuación, se describen los principales.

Volumen de datos: los sensores generan enormes flujos de datos que hay que procesar, sincronizar e interpretar.
Calibración: todos los sensores deben calibrarse con precisión y comprobarse periódicamente para ofrecer resultados correctos.
Complejidad del software: los algoritmos de fusión e interpretación de los datos son muy complejos y deben perfeccionarse constantemente.
Condiciones ambientales: la lluvia, la nieve, la niebla o los reflejos pueden afectar a los distintos sensores: la fusión compensa estas deficiencias.

La fusión de sensores es el «cerebro» de los modernos sistemas de asistencia a la conducción y los vehículos autónomos. No solo permite detectar con precisión el entorno, sino también tomar decisiones seguras y fiables en el tráfico rodado. Para los profesionales de la automoción, esto significa que un profundo conocimiento de la tecnología de sensores, la calibración periódica y el uso de equipos de diagnóstico modernos son esenciales para mantener y reparar correctamente los sistemas.

Inteligencia artificial en el vehículo

La inteligencia artificial (IA) desempeña un papel fundamental en el desarrollo de vehículos autónomos y se utiliza en los siguientes ámbitos:

Percepción medioambiental: los sistemas de IA utilizan sensores como cámaras, radares y lidares para detectar el entorno del vehículo. Estos datos se procesan en tiempo real para identificar objetos, peatones, señales de tráfico y otros vehículos.
Planificación de rutas: la IA calcula la ruta óptima teniendo en cuenta el tráfico y las condiciones de la carretera. Esto permite una navegación eficaz y segura.
Control del vehículo: la IA controla con precisión el acelerador, los frenos y la dirección para conducir el vehículo con seguridad. Esto incluye también reaccionar ante imprevistos como el frenazo brusco de otro vehículo.
Toma de decisiones: la IA toma decisiones basándose en un gran número de datos y escenarios. Esto incluye también decisiones éticas, como evitar accidentes.

Los avances en IA y aprendizaje automático mejoran continuamente las capacidades de los vehículos autónomos. Estas tecnologías permiten a los vehículos aprender de la experiencia y optimizar su rendimiento.

Indicación de la gestión de ciberseguridad (CSM —«Cyber Security Management»—) en el equipo de diagnóstico: explica cómo las autorizaciones de seguridad (SFD) protegen el acceso a los sistemas del vehículo y solo están disponibles para los usuarios registrados — Algunos fabricantes de vehículos protegen la comunicación del vehículo con módulos de pasarela de seguridad para proteger los sistemas de sus vehículos de accesos no autorizados. La comunicación sin restricciones entre el equipo de diagnóstico y el vehículo solo puede tener lugar con la activación correspondiente. La función de gestión de ciberseguridad (CSM —«Cyber Security Management»—) está integrada en todos los equipos de diagnóstico de la gama MegaMacs.

Ciberseguridad en los sistemas de vehículos conectados en red

La creciente digitalización e interconexión de los vehículos modernos también aumenta el riesgo de ciberataques. Hoy en día, los vehículos se comunican a través de redes internas (por ejemplo, CAN y Ethernet) y de interfaces externas como la telefonía móvil, WLAN o Bluetooth. Esto crea posibles puntos de ataque que deben protegerse específicamente.

Objetivo de la ciberseguridad: el objetivo es proteger la integridad, disponibilidad y confidencialidad de las funciones y datos del vehículo. Esto se aplica tanto a los sistemas críticos para la seguridad (frenos, dirección, etc.) como a los datos personales de los ocupantes del vehículo.

Requisitos legales: El Reglamento R155 de la ONU ha exigido a los fabricantes de vehículos que introduzcan un sistema de gestión de ciberseguridad (CSMS) desde julio de 2022 (para los nuevos modelos) y julio de 2024 (para todas las nuevas matriculaciones). Este debe abarcar todo el ciclo de vida del vehículo, desde el desarrollo y la producción hasta la explotación y el desmantelamiento.

Normas técnicas: las siguientes normas se utilizan para aplicar los requisitos legales:

ISO/SAE 21434: norma para la ingeniería de ciberseguridad en el desarrollo de vehículos.
UN R156: regula las actualizaciones de software seguras, incluidas las inalámbricas (OTA —«Over-the-Air»—).
ISO 24089: completa la R156 con requisitos técnicos para los procesos de actualización.
ISO 26262: garantiza la seguridad funcional de los sistemas electrónicos.

Medidas de seguridad: las medidas técnicas habituales para proteger los vehículos son las siguientes:

Cifrado y autenticación de datos de comunicación
Cortafuegos y sistemas de detección de intrusiones (IDS —«Intrusion Detection Systems»—)
Procesos de arranque seguro y actualizaciones de software
Controles de acceso y segmentación de redes

La ciberseguridad es, por tanto, un componente central de la seguridad de los vehículos y constituye la base de la confianza en la movilidad conectada y automatizada.

Los equipos de diagnóstico como enlace entre la tecnología y el taller

Tareas de los equipos de diagnóstico modernos

Con la creciente difusión de los sistemas ADAS y las funciones de conducción autónoma, la complejidad de los sistemas de los vehículos aumenta considerablemente. Los equipos de diagnóstico son, por tanto, herramientas indispensables para que los profesionales del automóvil detecten los fallos, mantengan los sistemas y garanticen la seguridad.

Diagnóstico de unidades de control

Los vehículos modernos disponen de numerosas unidades de control que analizan constantemente los datos de los sensores y supervisan el estado de los sistemas. Los equipos de diagnóstico permiten leer los códigos de error (DTC —«Diagnostic Trouble Codes»—) de las unidades de control. Esto permite a los talleres identificar y rectificar fuentes específicas de fallos en sistemas ADAS como el asistente de mantenimiento de carril, el asistente de frenado de emergencia o el asistente de aparcamiento.

Calibración y ajuste de los sensores

Tras las reparaciones o la sustitución de componentes, es absolutamente esencial realizar una calibración exacta de los sensores (cámara, radar, lidar). Los equipos de diagnóstico le guían a través del proceso de calibración, controlan los sistemas de forma selectiva y comprueban que la calibración sea correcta. Solo así se garantiza que los sistemas de asistencia funcionen con fiabilidad y no se produzcan interpretaciones erróneas.

Actualizaciones de software y codificación

Muchas funciones ADAS se mejoran o amplían periódicamente mediante actualizaciones de software. Los equipos de diagnóstico permiten instalar nuevas versiones de software, programar nuevos componentes y ajustar la configuración del sistema. Mantener el software actualizado es crucial, sobre todo en sistemas relevantes para la seguridad.

Verificaciones de plausibilidad y pruebas del sistema

Los equipos de diagnóstico ofrecen la posibilidad de leer datos en tiempo real y realizar pruebas del sistema. Esto permite a los profesionales de la automoción comprobar si los sensores y actuadores funcionan correctamente, si la comunicación entre las unidades de control funciona y si la fusión de sensores es plausible. Esto es especialmente importante para minimizar las fuentes de error y garantizar la seguridad.

Documentación y verificación

Muchos equipos de diagnóstico ofrecen funciones para registrar y documentar el trabajo realizado. Esto no solo es importante para la garantía interna de calidad, sino también para aportar pruebas a clientes y compañías de seguros, por ejemplo, después de una calibración o reparación de sistemas relevantes para la seguridad.

Mantenimiento preventivo y monitorización del estado

Mediante la supervisión continua de los parámetros del sistema y los valores de los sensores en las distintas unidades de control, los equipos de diagnóstico pueden indicar el desgaste, las averías o los fallos inminentes en una fase temprana. Esto permite introducir medidas de mantenimiento preventivo antes de que se produzcan situaciones críticas para la seguridad.

Interfaz de diagnóstico para el análisis de la memoria de errores y la supervisión del sistema de las funciones ADAS: muestra parámetros, ajustes básicos y códigos de error en el equipos de diagnóstico MegaMacs — Las funciones de cada uno de los sistemas ADAS se supervisan continuamente. Los fallos que puedan surgir se almacenan en la memoria de errores de la unidad de control del sistema y pueden consultarse con un equipo de diagnóstico adecuado. Dependiendo del equipo de diagnóstico y del sistema, también se pueden mostrar otros parámetros y se puede iniciar la búsqueda de errores.

El equipo de diagnóstico macsRemoteServices de Hella Gutmann se comunica con el vehículo: permite la codificación, la programación de componentes y la personalización de los sistemas ADAS. — Las funciones ADAS se mejoran periódicamente mediante actualizaciones de software. Los equipos de diagnóstico, como el macsRemoteServices, permiten actualizar, programar nuevos componentes y personalizar los sistemas de seguridad.

Conclusión

Los equipos de diagnóstico son el nexo de unión entre la tecnología moderna de los vehículos y la práctica del taller. No solo permiten solucionar problemas, sino que también son indispensables para la calibración, el mantenimiento y la documentación de los sistemas ADAS y autónomos. Para los profesionales de la automoción, esto significa lo siguiente: el trabajo profesional en los vehículos modernos ya no es posible sin un buen conocimiento del uso de los equipos de diagnóstico y una formación periódica.

Patrones típicos de errores y prácticas de reparación para los sistemas ADAS

¿Cuáles son las causas típicas de los errores y los códigos de error en los sistemas ADAS?

Los errores y códigos de error más comunes en los sistemas ADAS (—«Advanced Driver Assistance Systems»—) pueden dividirse en tres categorías principales: errores de sensor, problemas de comunicación y errores de calibración.

1. Errores relacionados con los sensores:

Fallo de la cámara: calibración defectuosa, contaminada o incorrecta.
Mal funcionamiento del radar: daños mecánicos, cableado defectuoso o soporte suelto.
Detección de ángulo muerto (BSD —«Blind Spot Detection»—): fallos eléctricos, daños mecánicos o suciedad.
Sensor de ángulo de dirección: datos inexactos debido al desgaste o a una instalación incorrecta.

2. Error de comunicación (bus CAN/LIN):

Error de bus CAN/LIN: las unidades de control no pueden comunicarse entre sí.
- Conexión interrumpida entre unidades de control.
- Conexiones de enchufe corroídas o cables defectuosos.
- Unidades de control defectuosas o fallos en la pasarela.

3. Error de calibración:

tras la sustitución del parabrisas, la reparación de la carrocería o la modificación del chasis.
Colocación incorrecta de los paneles de calibración o condiciones ambientales incorrectas durante la calibración dinámica.

Visualización de códigos de error ADAS en el equipo de diagnóstico: muestra errores de calibración del sensor de radar e información del sistema para la búsqueda de errores a través de la interfaz OBD. — Los códigos de error se leen a través de la interfaz OBD y proporcionan a los técnicos información sobre problemas específicos del sistema ADAS. Como algunos de estos códigos pueden ser específicos de una marca, debe tenerse en cuenta el modelo de vehículo correspondiente. Un diagnóstico preciso suele requerir una combinación de diagnóstico de la unidad de control, inspección visual y pruebas funcionales de los componentes y periféricos afectados.

Los códigos de error que se producen en el sistema ADAS pueden tener varias causas.

Estos son algunos ejemplos de los códigos de error más comunes y sus posibles significados:

U3000: error en la unidad de control general. Esto puede indicar un problema con la propia unidad de control o problemas de comunicación en el bus CAN.
C1101: error en el sensor del radar. Esto puede deberse a un mal funcionamiento del sensor de radar o a un cableado dañado.
B124D: error en el sistema de la cámara. Esto puede indicar problemas con la cámara o su cableado.
B127E: error de sensor de radar. Calibración incorrecta. Error posiblemente causado por el impacto de un parachoques.
B117F: error en el sistema de la cámara. Calibración incorrecta o sensor de imagen dañado.
C1A67: error en el sensor LIDAR. Esto puede deberse a un mal funcionamiento del sensor LIDAR o a obstrucciones y suciedad.
U0415: datos no válidos de la unidad de control ABS. Esto puede indicar problemas de comunicación entre la unidad de control ABS y otras unidades de control.

Instrucciones de reparación para evitar errores

Como los sistemas ADAS dependen de una tecnología de sensores precisa y de una calibración correcta, los más pequeños cambios en el vehículo pueden provocar fallos de funcionamiento. Para evitar errores innecesarios, reclamaciones de los clientes o incluso riesgos para la seguridad, en las operaciones cotidianas del taller debe observarse lo siguiente.

Limpieza de los sensores

Los sensores ADAS, como cámaras, radares, lidares y ultrasonidos, suelen montarse en el exterior del vehículo y, por tanto, son susceptibles de ensuciarse. El barro, la nieve, el hielo, los insectos o incluso los residuos del lavado del coche pueden mermar considerablemente el rendimiento de los sensores.

Ninguna reparación sin calibración posterior

Las modificaciones en el chasis (por ejemplo, la bajada de altura), el parachoques o el parabrisas afectan a la posición y la calibración del sensor. El cambio a neumáticos con un diámetro diferente también puede afectar a la función ADAS. Tras estas intervenciones, es obligatorio realizar una calibración estática o dinámica de acuerdo con las especificaciones del fabricante.

Respetar las especificaciones OEM para calibración y reparación

Cada fabricante de vehículos tiene requisitos específicos para la calibración de los sistemas ADAS. Por este motivo, solo deben utilizarse equipos de diagnóstico adecuados, herramientas de calibración y, en caso necesario, equipos de diagnóstico específicos del fabricante. En este contexto, debe prestarse especial atención a la correcta colocación de los paneles de calibración, al cumplimiento exacto de las distancias, alturas y ángulos prescritos y al respeto de las condiciones ambientales, como una iluminación suficiente y una superficie nivelada y estable.

Documentación de todos los pasos de calibración y códigos de error

La documentación es un componente central del diagnóstico y del mantenimiento de los sistemas ADAS. No solo se utiliza para garantizar la calidad interna, sino que también es un instrumento importante para la trazabilidad de cara a los clientes, las compañías de seguros y los organismos de inspección. Un registro completo de todas las calibraciones realizadas, los códigos de error consultados y los equipos de diagnóstico utilizados protege al taller de los riesgos de responsabilidad y facilita las reparaciones posteriores o la tramitación de reclamaciones.

Especialmente en el caso de sistemas relevantes para la seguridad, como el asistente de frenado de emergencia o la advertencia de abandono de carril, es crucial que todos los pasos de trabajo se documenten de forma transparente y comprensible. Esto se aplica tanto al diagnóstico inicial («Pre-Scan») como a la comprobación final («Post-Scan») tras la reparación o la calibración.

Encontrará más información sobre el tema de los sistemas de asistencia a la conducción y la normativa/legislación en las siguientes páginas temáticas:

Resumen de tipos de sensores para sistemas de asistencia a la conducción

Faros SSL HD Matrix Led

Asistente de cambio de carril

Control de crucero adaptativo, ajuste de sensor

Oficina alemana de transporte motorizado (KBA —«Kraftfahrt-Bundesamt»—). Homologación de tipo. Reglamento n.º 155 de la ONU (ciberseguridad)

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

Reglamento n.º 155 de la Comisión Económica para Europa (CEPE) de las Naciones Unidas — Disposiciones uniformes relativas a la homologación de los vehículos de motor en lo que respecta a la ciberseguridad y al sistema de gestión de esta [2021/387]. Oficina de Publicaciones de la UE

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