ADAS e guida autonoma: panoramica completa per i professionisti del settore automobilistico

Un veicolo con sistema ADAS attivo è un esempio di guida autonoma e fusione dei sensori perché riconosce pedoni e scooter elettrici nel traffico urbano utilizzando segnali radar e sensori

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ADAS aumenta la sicurezza e il comfort: i moderni sistemi di assistenza, come la frenata autonoma di emergenza (AEB), il cruise control adattivo (ACC), il sistema di mantenimento della corsia e il sistema di assistenza al parcheggio supportano attivamente i conducenti e costituiscono già un requisito legale in molti nuovi veicoli.
La guida autonoma prevede 5 livelli di automazione: dal livello 0 senza assistenza al livello 5 senza conducente, dove ogni livello definisce il grado di controllo assunto dal veicolo.
La fusione dei sensori è una tecnologia chiave: telecamere, radar, Lidar e ultrasuoni forniscono dati, che vengono combinati per creare un'immagine precisa dell'ambiente circostante.
L'intelligenza artificiale e la sicurezza informatica sono indispensabili: l'intelligenza artificiale riconosce gli oggetti, pianifica i percorsi e prende decisioni, mentre la sicurezza informatica protegge i dati e le funzioni del veicolo.
Gli strumenti di diagnosi sono fondamentali: consentono la calibrazione, la risoluzione dei problemi, gli aggiornamenti del software e la documentazione degli interventi di manutenzione, essenziali per l'affidabilità dei sistemi ADAS e autonomi.

Nozioni di base e categorizzazione dei moderni sistemi di veicoli

I sistemi di assistenza alla guida in sintesi

I sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) e la guida autonoma rappresentano due direzioni degli sviluppi più interessanti e innovativi nell'industria dell'automobile. Offrono un'ampia gamma di opportunità e sfide per i professionisti del settore automobilistico. Di seguito una panoramica completa degli aspetti più importanti. Gli ADAS comprendono una serie di tecnologie volte ad aumentare la sicurezza e il comfort durante la guida. Gli attuali sistemi di assistenza alla guida ADAS includono:

Controllo adattivo della velocità (ACC): regola automaticamente la velocità del veicolo in base al flusso del traffico e mantiene la distanza di sicurezza dal veicolo che precede.
Abbaglianti adattivi (ADB): passano automaticamente dalla luce abbagliante a quella anabbagliante per ottenere il livello di illuminazione della strada richiesto dal veicolo in quel momento.
Funzione di frenata automatica di emergenza (AEB): riconosce potenziali collisioni e frena automaticamente il veicolo per evitare incidenti o ridurne la gravità.
Assistenza al mantenimento della corsia (LKA): aiuta il conducente a mantenere il veicolo in sicurezza nella corsia di marcia, apportando lievi correzioni allo sterzo in caso di rischio di deviazione dalla traiettoria.
Assistenza al cambio di corsia: avverte il conducente della presenza di veicoli nell'angolo cieco per rendere più sicuri i cambi di corsia.
Sistema di assistenza al parcheggio: le manovre di parcheggio sicure sono supportate da sensori e telecamere, che riconoscono gli ostacoli e avvisano il conducente.

conformemente al Regolamento (UE) 2019/2144 del Parlamento europeo e del Consiglio del 27 novembre 2019, diversi sistemi di assistenza alla guida, tra cui il dispositivo di assistenza alla frenata d'emergenza, l'avviso di mantenimento della corsia, l'avviso di stanchezza e l'assistenza per retromarcia, sono obbligatori per tutte le autovetture di nuova immatricolazione sul territorio UE dal 7 luglio 2024. L'obiettivo è di aumentare la sicurezza generale dei veicoli e di proteggere gli utenti vulnerabili della strada

Diagramma che illustra i diversi livelli di guida autonoma, dai veicoli a controllo manuale a quelli completamente automatizzati — Guida autonoma: 5 livelli per l'automobile a guida autonoma

Guida autonoma e livello di automazione

La guida autonoma fa un ulteriore passo avanti e mira a sviluppare veicoli in grado di muoversi senza l'intervento umano.

L'automazione è suddivisa nei seguenti livelli:

Livello 0: il conducente è responsabile del veicolo (nessun supporto).
Livello 1: assistenza alla guida (ad esempio, cruise control adattivo).
Livello 2: automazione parziale (ad esempio, sistema di avviso di deviazione dalla corsia combinato con cruise control adattivo).
Livello 3: automazione condizionata (il veicolo può muoversi autonomamente in determinate condizioni, ma il conducente deve essere pronto a intervenire).
Livello 4: alto grado di automazione (il veicolo è in grado di muoversi autonomamente nella maggior parte delle situazioni e il conducente deve intervenire solo in casi eccezionali).
Livello 5: automazione completa (non è richiesto alcun intervento umano).

Principi basilari tecnologici dei moderni sistemi per veicoli

Tecnologie chiave per la guida automatizzata e autonoma

La guida autonoma si basa su una serie di tecnologie altamente sviluppate, che operano insieme per controllare i veicoli in modo sicuro e affidabile senza l'intervento umano. Queste sono le tecnologie più importanti che rendono possibile la guida autonoma:

Fusione dei sensori: integrazione dei dati provenienti da vari sensori (telecamere, radar, Lidar) per creare un quadro completo dell'ambiente circostante.
Intelligenza artificiale: algoritmi che prendono decisioni e controllano il veicolo in tempo reale.
Sicurezza informatica: protezione dagli attacchi degli hacker e garanzia di integrità dei dati

Esempio di fusione dei sensori in presenza di ADAS e guida autonoma nella raffigurazione della copertura tramite sensori di un veicolo con telecamera, radar, Lidar e sensori a ultrasuoni. — Esempio di raffigurazione delle aree di rilevamento. Diversi sistemi di assistenza alla guida nel veicolo assicurano un "monitoraggio a 360°".

Fusione dei sensori come base per la percezione dell'ambiente circostante

La fusione dei sensori è una delle tecnologie chiave che rendono possibile la guida automatizzata e autonoma. Descrive il collegamento e l'elaborazione intelligente dei dati provenienti da diversi tipi di sensori per generare un quadro preciso, affidabile e completo dell'ambiente circostante il veicolo. I veicoli moderni sono dotati di un elevato numero di sensori:

Telecamere: rilevano informazioni visive come segnaletica stradale orizzontale, segnali stradali di circolazione, semafori e oggetti.
Radar: misura le distanze e le velocità degli oggetti, funziona in modo affidabile anche in condizioni di scarsa visibilità.
Lidar (Light-Detection and Ranging): sistema di misurazione ottica per il rilevamento di oggetti. Crea modelli 3D ad alta precisione dell'ambiente utilizzando impulsi laser.
Sensori a ultrasuoni: misurano la distanza dall'oggetto più vicino rilevando il tempo di percorrenza degli impulsi sonori riflessi che hanno emesso.
Sensori inerziali: un'unità di misura interna (IMU) misura i movimenti e le accelerazioni del veicolo. Questa unità è una combinazione di diversi sensori, come i sensori di accelerazione e i giroscopi.
GPS: fornisce dati di posizione per la navigazione e l'orientamento.

Il diagramma della struttura decisionale funzionale nel veicolo mostra come la fusione dei sensori, l'analisi e il controllo lavorano insieme nei sistemi ADAS — Esempio di divisione funzionale della struttura decisionale del veicolo

Importanza e sfide della fusione dei sensori

Ogni sensore dei sistemi di assistenza alla guida fornisce informazioni diverse, con punti di forza e di debolezza individuali. La fusione dei sensori combina questi dati in tempo reale, li confronta e ne verifica la plausibilità. Le ridondanze, ovvero la sovrapposizione di informazioni, sono espressamente richieste. Aumentano la sicurezza perché aiutano a riconoscere e a correggere gli errori.

Affidabilità: combinando diverse sorgenti, il sistema può continuare a funzionare correttamente anche in caso di guasto o malfunzionamento di un sensore.
Accuratezza: la fusione consente il rilevamento più preciso di oggetti, distanze e movimenti.
Elaborazione in tempo reale: i dati devono essere elaborati in pochi millisecondi per consentire decisioni rapide e sicure, ad esempio in caso di frenata o sterzata.
Scalabilità: il mix di sensori varia a seconda della classe di veicolo, del grado di automazione e della funzione ADAS. La funzione dei sensori è flessibile e può essere personalizzata in base alle diverse esigenze.

L'uso di queste tecnologie comporta anche una serie di sfide tecniche che devono essere superate. Le principali esigenze sono descritte qui di seguito.

Volume di dati: i sensori generano enormi flussi di dati che devono essere elaborati, sincronizzati e interpretati.
Calibrazione: tutti i sensori devono essere allineati con precisione e controllati regolarmente per fornire risultati corretti.
Complessità del software: gli algoritmi per la fusione e l'interpretazione dei dati sono molto complessi e devono essere costantemente sviluppati.
Condizioni ambientali: pioggia, neve, nebbia o abbagliamento possono influenzare i singoli sensori e la fusione dei sensori compensa queste debolezze.

La fusione dei sensori è il "cervello" dei moderni sistemi di assistenza alla guida e dei veicoli autonomi. Non solo consente un rilevamento preciso dell'ambiente circostante, ma garantisce anche un processo decisionale sicuro e affidabile nel traffico stradale. Per i professionisti del settore automobilistico questo significa che per mantenere e riparare correttamente i sistemi sono essenziali la profonda conoscenza della tecnologia dei sensori, la calibrazione regolare e l'uso di moderni strumenti di diagnosi.

Intelligenza artificiale nel veicolo

L'intelligenza artificiale (AI) svolge un ruolo centrale nello sviluppo dei veicoli autonomi e viene utilizzata nelle seguenti aree:

Percezione dell'ambientale circostante: i sistemi di intelligenza artificiale utilizzano sensori come telecamere, radar e Lidar per rilevare l'ambiente intorno al veicolo. Questi dati sono elaborati in tempo reale per identificare oggetti, pedoni, segnali stradali e altri veicoli.
Definizione dell'itinerario: l'intelligenza artificiale calcola il percorso ottimale, tenendo conto del traffico e delle condizioni stradali. Questo consente una navigazione efficiente e sicura.
Gestione del veicolo: l'intelligenza artificiale controlla con precisione l'acceleratore, i freni e lo sterzo per condurre il veicolo in modo sicuro. Questo include anche la reazione a eventi imprevisti, come la frenata improvvisa di un altro veicolo.
Processo decisionale: l'intelligenza artificiale prende decisioni basate su un grande numero di dati e situazioni. Questo include anche decisioni etiche, ad esempio per evitare incidenti.

I progressi dell'intelligenza artificiale e dell'apprendimento automatico migliorano continuamente le capacità dei veicoli autonomi. Queste tecnologie consentono ai veicoli di imparare dall'esperienza e di ottimizzare le loro prestazioni.

La visualizzazione della funzione Cyber Security Management (CSM) nello strumento di diagnosi mostra come le autorizzazioni di sicurezza (SFD) proteggono l'accesso ai sistemi del veicolo e sono disponibili solo per gli utenti registrati — Alcuni produttori di veicoli proteggono la comunicazione del veicolo con moduli gateway di sicurezza, per proteggere i sistemi di bordo da accessi non autorizzati. La comunicazione illimitata tra lo strumento di diagnosi e il veicolo può avvenire solo con la relativa attivazione. La funzione Cyber Security Management (CSM) è integrata in tutti gli strumenti di diagnosi della gamma MegaMacs.

Sicurezza informatica nei sistemi di veicoli collegati in rete

La crescente digitalizzazione e il collegamento in rete dei veicoli moderni aumentano anche il rischio di attacchi informatici. Oggi i veicoli comunicano attraverso reti interne (ad esempio CAN, Ethernet) e interfacce esterne come telefonia mobile, WLAN o Bluetooth. Questo sistema genera potenziali punti deboli, che devono essere messi in sicurezza in modo specifico.

Finalità della sicurezza informatica: l'obiettivo è di proteggere l'integrità, la disponibilità e la riservatezza delle funzioni e dei dati del veicolo. Questo vale sia per i sistemi critici per la sicurezza (ad es. freni, sterzo) sia per i dati personali degli occupanti del veicolo

Requisiti legali: il Regolamento ONU R155 ha imposto ai costruttori di veicoli di introdurre un sistema di gestione della sicurezza informatica (CSMS) da luglio 2022 (per i nuovi modelli) e da luglio 2024 (per tutte le nuove immatricolazioni). Questo sistema deve coprire l'intero ciclo di vita del veicolo, dallo sviluppo alla produzione fino all'utilizzo e allo smaltimento.

Standard tecnici: i seguenti standard sono utilizzati per implementare i requisiti di legge:

ISO/SAE 21434: standard per l'ingegneria della sicurezza informatica nello sviluppo dei veicoli.
UN R156: disciplina gli aggiornamenti software sicuri, compresi quelli over-the-air (OTA).
ISO 24089: integra la disposizione R156 con requisiti tecnici per processi di aggiornamento.
ISO 26262: garantisce la sicurezza funzionale dei sistemi elettronici.

Misure di protezione: le misure tecniche tipiche per la messa in sicurezza dei veicoli sono:

Crittografia e autenticazione dei dati di comunicazione
Firewall e sistemi di rilevamento delle intrusioni (IDS)
Processi di avvio sicuri e aggiornamenti software
Controlli di accesso e segmentazione della rete

La sicurezza informatica è quindi una componente centrale della sicurezza dei veicoli e costituisce la base della fiducia nella mobilità connessa e automatizzata.

Gli strumenti di diagnosi fungono da collegamento tra tecnologia e officina

Funzioni dei moderni strumenti di diagnosi

Con la crescente diffusione delle funzioni ADAS e di guida autonoma, la complessità dei sistemi dei veicoli sta aumentando notevolmente. Gli strumenti di diagnosi sono quindi indispensabili per i professionisti del settore automobilistico, al fine di riconoscere i guasti, mantenere i sistemi e garantire la sicurezza.

Diagnosi delle centraline

I veicoli moderni dispongono di numerose centraline, che analizzano costantemente i dati dei sensori e monitorano gli stati del sistema. Gli strumenti di diagnosi consentono di leggere i codici di guasto (DTC - Diagnostic Trouble Codes) delle centraline. Questo consente alle officine di identificare e correggere le fonti specifiche dei difetti nei sistemi ADAS, come l'assistenza al mantenimento della corsia, il dispositivo di assistenza alla frenata d'emergenza o il sistema di assistenza al parcheggio.

Calibrazione e regolazione dei sensori

Dopo le riparazioni o la sostituzione dei componenti è assolutamente necessaria una calibrazione precisa dei sensori (telecamera, radar, Lidar). Gli strumenti di diagnosi gestiscono il processo di calibrazione, controllano i sistemi in modo mirato e verificano il corretto allineamento. Questo è l'unico modo per garantire che i sistemi di assistenza funzionino in modo affidabile e che non si verifichino interpretazioni errate.

Aggiornamenti software e codifiche

Molte funzioni ADAS vengono regolarmente migliorate o ampliate tramite aggiornamenti software. Gli strumenti di diagnosi consentono di installare nuove versioni software, di inizializzare nuovi componenti e di regolare le impostazioni di sistema. Mantenere il software aggiornato è fondamentale, soprattutto per i sistemi rilevanti per la sicurezza.

Controlli di plausibilità e test di sistema

I dispositivi di diagnosi offrono la possibilità di leggere i dati in tempo reale e di eseguire test di sistema. Questo consente ai professionisti del settore automobilistico di verificare se i sensori e gli attuatori funzionano correttamente, se la comunicazione tra le centraline funziona e se la fusione dei sensori è plausibile. Il controllo è particolarmente importante per ridurre al minimo le fonti di difetti e garantire la sicurezza.

Documentazione e verifica

Molti strumenti di diagnosi offrono funzioni di registrazione e documentazione del lavoro svolto. Questo è importante non solo per assicurare internamente la qualità, ma anche per fornire prove ai clienti e alle compagnie di assicurazione, ad esempio dopo una calibrazione o una riparazione di sistemi rilevanti per la sicurezza.

Manutenzione preventiva e monitoraggio delle condizioni

Con il controllo costante dei parametri di sistema e dei valori dei sensori nelle singole centraline, gli strumenti di diagnosi possono rilevare immediatamente l'usura, i malfunzionamenti o i guasti imminenti. Il monitoraggio consente di avviare misure di manutenzione preventiva prima che si verifichino situazioni critiche per la sicurezza.

Interfaccia di diagnosi per l'analisi della memoria guasti e il monitoraggio di sistema delle funzioni ADAS con visualizzazione di parametri, impostazioni di base e codici di guasto nello strumento di diagnosi MegaMacs — Le funzioni dei singoli sistemi ADAS sono costantemente monitorate. Eventuali difetti sono registrati nella memoria guasti della centralina di sistema e possono essere scambiati con uno strumento di diagnosi adeguato. A seconda dello strumento di diagnosi e del sistema è possibile visualizzare i parametri aggiuntivi e utilizzarli per la ricerca guasti

Lo strumento di diagnosi macsRemoteServices di Hella Gutmann dialoga con il veicolo. e consente la codifica, l'inizializzazione dei componenti e l'adeguamento del sistema ADAS. — Le funzioni ADAS vengono regolarmente migliorate tramite aggiornamenti software. Gli strumenti di diagnosi come macsRemoteServices consentono gli aggiornamenti, l'inizializzazione di nuovi componenti e la personalizzazione di sistemi rilevanti per la sicurezza

Riepilogo

Gli strumenti di diagnosi sono l'anello di congiunzione tra la moderna tecnologia dei veicoli e le attività pratiche in officina. Non solo consentono la risoluzione dei problemi, ma sono anche indispensabili per la calibrazione, la manutenzione e la documentazione dei sistemi ADAS e autonomi. Per i professionisti del settore automobilistico questo significa: Interventi professionali sui veicoli moderni non più possibili senza una solida conoscenza dell'uso degli strumenti di diagnosi e una regolare formazione continua.

Modelli di difetti tipici e attività pratiche di riparazione per i sistemi ADAS

Quali sono le cause tipiche dei guasti e dei codici di errore nei sistemi ADAS?

I guasti e i codici di errore più comuni nei sistemi ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) possono essere suddivisi in tre categorie principali: difetti dei sensori, problemi di comunicazione ed errori di calibrazione.

1. Difetti relativi ai sensori:

Guasto della telecamera: difetti, sporcizia o calibrazione errata.
Malfunzionamento del radar: danni meccanici, cablaggio difettoso o supporto allentato.
Blind Spot Detection (BSD): guasti elettrici, danni meccanici o sporcizia.
Sensore angolo di sterzo: dati imprecisi dovuti all'usura o a un montaggio non corretto.

2. Errore di comunicazione (bus CAN/LIN):

difetto nel bus CAN/LIN: Impossibilità di comunicazione tra le centraline.
- Collegamento interrotto tra le centralina.
- Collegamenti a spina corrosi o cavi difettosi.
- Centraline difettose o guasti del gateway.

3. Errore di calibrazione:

dopo la sostituzione del parabrezza, la riparazione della carrozzeria o la modifica del telaio.
Posizionamento errato dei pannelli di calibrazione o condizioni ambientali non corrette durante la calibrazione dinamica.

Visualizzazione dei codici di errore ADAS nello strumento di diagnosi con indicazione degli errori di calibrazione del sensore radar e delle informazioni di sistema per la risoluzione dei problemi tramite l'interfaccia OBD. — I codici di guasto sono letti tramite l'interfaccia OBD e forniscono ai tecnici informazioni su problemi specifici del sistema ADAS. Poiché alcuni di questi codici possono essere specifici di una marca, è necessario tenere conto del relativo modello di veicolo. Una diagnosi accurata richiede spesso una combinazione di risultati di diagnosi della centralina, ispezione visiva e test funzionali dei componenti e delle periferiche interessate

I codici di errore che si verificano nel sistema ADAS possono avere varie cause.

Ecco alcuni esempi dei codici di errore più comuni e dei loro possibili significati:

U3000: errore generale nella centralina. Può indicare un problema della centralina stessa o problemi di comunicazione nel bus CAN
C1101: errore nel sensore radar. Può essere causato da un malfunzionamento del sensore radar o da un cablaggio danneggiato.
B124D: errore nel sistema della telecamera. Può indicare problemi con la telecamera o con il relativo cablaggio
B127E: errore nel sensore radar. Orientamento errato, forse causato da un impatto del paraurti.
B117F: errore nel sistema della telecamera. Calibrazione errata o sensore di immagine danneggiato.
C1A67: errore nel sensore LIDAR. Può essere causato da un malfunzionamento del sensore LIDAR o da intasamenti e sporcizia.
U0415: dati non validi dalla centralina ABS. Può indicare problemi di comunicazione tra la centralina ABS e le altre centraline.

Istruzioni di riparazione per evitare guasti

Poiché i sistemi ADAS si basano su una precisa tecnologia dei sensori e su una corretta calibrazione, anche piccole modifiche al veicolo possono causare malfunzionamenti. Per evitare errori inutili, reclami da parte dei clienti o addirittura rischi per la sicurezza, è necessario osservare quanto segue nelle operazioni quotidiane in officina.

Pulizia dei sensori

I sensori ADAS come telecamere, radar, Lidar e ultrasuoni sono spesso montati all'esterno del veicolo e possono quindi sporcarsi. Fango, neve, ghiaccio, insetti o persino residui di lavaggio dell'auto possono compromettere in modo significativo le prestazioni del sensore.

Nessun intervento di riparazione senza successiva calibrazione

Le modifiche al telaio (ad es. l'abbassamento), al paraurti o al parabrezza influenzano la posizione e l'allineamento del sensore. Anche il passaggio a pneumatici di diametro diverso può compromettere le funzioni ADAS. Dopo tali interventi è obbligatoria una calibrazione statica o dinamica in conformità alle specifiche del produttore.

Osservare le specifiche OEM per la calibrazione e la riparazione

Ogni produttore di veicoli ha requisiti specifici per la calibrazione dei sistemi ADAS. Per questo motivo è necessario utilizzare solo strumenti di diagnosi e di calibrazione adeguati e, se necessario, strumenti di diagnosi specifici del produttore. In questo contesto occorre prestare particolare attenzione al corretto posizionamento dei pannelli di calibrazione, al rispetto preciso delle distanze, delle altezze e degli angoli prescritti e all'osservanza delle condizioni ambientali, come un'illuminazione adeguata e una superficie piana e stabile.

Documentazione di tutte le fasi di calibrazione e dei codici di errore

La documentazione è una componente centrale della diagnostica e della manutenzione delle funzioni ADAS. Non è utile solo per l'assicurazione interna della qualità, ma costituisce anche uno strumento importante per la sostenibilità nei confronti di clienti, compagnie assicurative e organizzazioni di controllo. Un registro completo di tutte le calibrazioni eseguite, dei codici di guasto letti e degli strumenti di diagnosi utilizzati protegge l'officina dai rischi di responsabilità e facilita le successive riparazioni o l'elaborazione dei reclami.

Soprattutto nel caso di sistemi rilevanti per la sicurezza, come l'assistenza alla frenata d'emergenza o al mantenimento della corsia, è fondamentale che tutte le fasi di lavoro siano documentate in modo trasparente e riscontrabile. Questo vale sia per la diagnosi iniziale (pre-scansione) sia per il controllo finale (post-scansione) dopo la riparazione o la calibrazione.

Ulteriori informazioni sui sistemi di assistenza alla guida e sulle regole/normative sono disponibili nelle seguenti pagine tematiche:

Panoramica dei tipi di sensori per i sistemi di assistenza alla guida

Proiettori a matrice a LED SSL HD

Assistenza al cambio di corsia

Adaptive Cruise Control - Regolazione del sensore

Ufficio federale per la motorizzazione (KBA) - Omologazione - Regolamento ONU n. 155 (Sicurezza informatica)

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

Regolamento n. 155 della Commissione economica per l'Europa delle Nazioni Unite (UNECE) — Disposizioni uniformi relative all'omologazione dei veicoli per quanto riguarda la cibersicurezza e i sistemi di gestione della cibersicurezza [2021/387] - Ufficio delle pubblicazioni dell'UE

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