Czujniki radarowe w systemach wspomagania kierowcy
Asystent zmiany pasa ruchu
Tutaj znajdziesz przydatną wiedzę i cenne wskazówki na temat asystenta zmiany pasa ruchu oraz asystenta martwego pola lusterek.
W ramach ulepszania przeciwwypadkowych systemów wspomagania kierowcy stale rośnie zainteresowanie czujnikami radarowymi tyłu pojazdu. Coraz więcej modeli pojazdów wyposaża się seryjnie w te czujniki. Z tego właśnie względu kwestie ich diagnostyki i napraw stają się więc prędzej czy później częścią codziennej pracy nie tylko autoryzowanych, ale też niezależnych warsztatów samochodowych. W tym artykule chcemy się specjalnie zająć tematem czujników radarowych występujących z tyłu pojazdu oraz ich zastosowaniem w systemie wspomagania kierowcy „asystent zmiany pasa“.
Wskazówka dotycząca bezpieczeństwa
Poniższe informacje i porady praktyczne zostały przygotowane przez firmę HELLA w celu zapewnienia profesjonalnego wsparcia dla warsztatów samochodowych. Informacje udostępnione na tej stronie internetowej powinny być wykorzystywane tylko przez odpowiednio wykwalifikowany personel.
SPIS TREŚCI
CZUJNIKI RADAROWE W SYSTEMACH WSPOMAGANIA KIEROWCY: WARTO WIEDZIEĆ
Coraz więcej systemów wspomagania kierowcy wyposaża się dzisiaj w czujniki radarowe. Zaletą tej techniki jest możliwość uzyskiwania przez czujniki radarowe precyzyjnych wyników pomiarów niezależnie od warunków pogodowych. Pojęcie „radar“ łączy się głównie z lotnictwem i żeglugą. W tych dziedzinach systemy te sprawdzają się już od wielu dziesięcioleci. „Radar“ to skrót pojęcia Radio Detection and Ranging, które oznacza w wolnym tłumaczeniu „lokalizacja radiowa i pomiar odległości“.
Mówiąc w uproszczeniu, radar generuje skupione fale elektromagnetyczne o prędkości światła, czyli tak zwane sygnały pierwotne. Gdy fale te trafiają na jakiś obiekt, są odbijane jako echo (sygnały wtórne) i odbierane oraz analizowane przez system. Obwód analityczny systemu potrafi na ich podstawie określać kierunek, odległość i prędkość obiektów.
Zastosowania w motoryzacji
Czujniki radarowe wykorzystuje się w różnych systemach wspomagania kierowcy do pomiarów odległości przodu i tyłu pojazdu od różnych obiektów.
Czujniki radarowe systemów umieszczonych z przodu pojazdu, takich jak adaptacyjny tempomat ACC (Adaptive Cruise Control), są już od lat dostępne w różnych pojazdach mechanicznych.
W ramach ulepszania przeciwwypadkowych systemów wspomagania kierowcy stale rośnie zainteresowanie czujnikami radarowymi tyłu pojazdu. Coraz więcej modeli pojazdów wyposaża się seryjnie w te czujniki. Z tego właśnie względu kwestie ich diagnostyki i napraw stają się więc prędzej czy później częścią codziennej pracy nie tylko autoryzowanych, ale też niezależnych warsztatów samochodowych.
Systemy wspomagania pomagają kierowcy. Stosuje się w nich różne technologie.
CZUJNIKI RADAROWE HELLA 24 GHZ: PODSTAWY
Od ponad dekady HELLA produkuje czujniki radarowe działające w wąskim paśmie częstotliwości 24 GHz. Już w roku 2005 firma HELLA zastosowała seryjnie pierwszą generację czujników radarowych 24 GHz. Ten układ sensoryczny nadaje się do stosowania w sprawdzonych już funkcjach standardowych, takich jak układ rozpoznawania martwego pola, asystent zmiany pasa ruchu czy asystent włączania do ruchu z parkingu.
Czujnik radarowy rejestruje tu i analizuje informacje o prędkości, kącie i odległości obiektów w obszarze do 70 metrów za pojazdem. Już od pierwszej generacji urządzeń stosuje się tu metodę modulacyjną LFMSK (Linear Frequency Modulation Shift Keying).
Dzięki tej metodzie odległość i względną prędkość ruchu więcej niż jednego obiektu można rejestrować i mierzyć przy użyciu tylko jednego sygnału (chirp), którego częstotliwość zmienia się w czasie.
W trzeciej generacji urządzeń radarowych stosowany jest ulepszony wariant FM, w którym szerokość pasma modulacji jest ograniczona do maks. 200 MHz. System pracuje ze średnią mocą nadawczą 13 dBm (EIRP) w paśmie częstotliwości od 24,05 do 24,25 GHz. Uzyskiwana tak dokładność lokalizacji 0,75 m wystarcza na potrzeby realizowanych funkcji tyłu pojazdu. Do określania kąta służy tu metoda monoimpulsowa. System porównuje fazowe odbicia sygnału wysyłanego impulsowo o różnej dla każdej ze stron pojazdu charakterystyce częstotliwości.
Czwarta generacja czujników radarowych posiada zintegrowaną dodatkową funkcję bezpieczeństwa, tak zwanego asystenta wysiadania. Pozwala ona rozpoznawać przy wysiadaniu niebezpieczne sytuacje, na przykład przejazd innego pojazdu i ostrzegać przed nimi pasażerów.
| DANE TECHNICZNE | |
|---|---|
| Zasada pomiaru | Metoda LFMSK (Linear Frequency Modulation Shift Keying) |
| Zakres częstotliwości | 24,15 GHz/ISM |
| Szerokość pasma | <= 200 MHz/ISM |
| Moc transmisji | <= +20 dBm mocy maksymalnej, EIRP |
| Czas taktu | 1,5 m przy 200 MHz zajętej częstotliwości pasma |
| Pomiar prędkości Względny interwał prędkości |
-70 m/s do +70 m/s |
| Obszar pomiaru - azymut | 165° |
W zależności od generacji czujnika możliwa jest integracja następujących aplikacji:
ASYSTENT ZMIANY PASA RUCHU: BUDOWA I DZIAŁANIE
Jedną z innowacji technicznych w dziedzinie systemów wspomagania kierowcy jest asystent zmiany pasa ruchu. Informuje on kierowcę o możliwych zagrożeniach przy zmianie pasa na drogach dwujezdniowych i autostradach, przez co przyczynia się do redukcji liczby wypadków, a więc zwiększa poziom bezpieczeństwa ruchu drogowego.
W tym rozdziale dalsze informacje o systemie przedstawiono na przykładzie systemu wspomagania kierowcy “Audi Side Assist“.
Sterowniki
Asystent zmiany pasa składa się ze sterownika nadrzędnego (master) i sterownika podrzędnego (slave); budowa tych sterowników jest identyczna. W połączeniu ze zintegrowanym czujnikiem radarowym oba sterowniki tworzą samodzielny komponent. Powyżej czujnika radarowego sterownik posiada osłonę. Osłona ta, nazywana też „kopułką“, jest wykonana ze specjalnego materiału, który optymalnie przepuszcza promieniowanie radarowe.
Sterownik „master“ (1) jest zamontowany za zderzakiem po lewej stronie, a sterownik „slave“ (2) za zderzakiem po prawej stronie.
.
Lampki ostrzegawcze
System dysponuje 4 ostrzegawczymi diodami LED, zintegrowanymi z obudowami lewego i prawego lusterka zewnętrznego.
Włącznik-wyłącznik
Przycisk umożliwiający włączanie i wyłączanie funkcji asystenta zmiany pasa ruchu jest zintegrowany z osłoną powyżej tapicerki lewych przednich drzwi pojazdu.
Dioda LED znajdująca się w tym przycisku informuje o stanie funkcji. System zapamiętuje ostatni aktywny stan i aktywuje go po ponownym uruchomieniu pojazdu.
Opis działania asystenta zmiany pasa
Asystent zmiany pasa ruchu „Side Assist“ działa powyżej prędkości 30 km/h. Pole zasięgu (A) czujników radarowych wynosi ok. 50 metrów z tyłu i ok. 3,60 metra (B) obok pojazdu.
System monitoruje sytuację za pojazdem i obok pojazdu przy użyciu czujników radarowych. Monitorowany obszar obejmuje niewidoczne dla kierowcy „martwe pole“ zarówno po stronie kierowcy, jak i po stronie pasażera.
Gdy w monitorowanym obszarze znajduje się pojazd, ale nie jest wykonywana zmiana pasa, kierowca informowany jest przez lekkie świecenie wskaźników LED w prawym lub lewym lusterku bocznym. Intensywność świecenia jest w tym przypadku niższa, aby wykluczyć niepotrzebne odwracanie uwagi kierowcy. Jeżeli w takiej sytuacji kierowca włączy kierunkowskaz w celu sygnalizowania zmiany pasa ruchu, jest ostrzegany przez intensywne miganie lampki ostrzegawczej lusterka zewnętrznego odpowiedniej, prawej lub lewej, strony pojazdu.
Gdy system zarejestruje inny pojazd, sterownik oblicza jednocześnie czas do możliwej kolizji. Na podstawie tej oceny system rozróżnia pojazdy zbliżające się, jadące z taką samą prędkością i jadące wolniej.
Pole zasięgu (A) czujników radarowych wynosi ok. 50 metrów z tyłu i ok. 3,60 metra (B) obok pojazdu.
KOMUNIKACJA I INTEGRACJA SYSTEMÓW: PRZEGLĄD
Asystent zmiany pasa ruchu potrzebuje wielu różnych sygnałów do obliczenia informacji dla kierowcy o możliwej niebezpiecznej sytuacji. Potrzebne informacje sterownik uzyskuje z różnych źródeł.
Sterownik master i slave są ze sobą połączone własną szybką magistralą CAN. Wymiana danych odbywa się z prędkością transmisji 500 kBit/s. Komunikację sterownika master z innymi podzespołami pojazdu i wymianę informacji zapewnia połączenie z interfejsem diagnostycznym.
Komunikacja i integracja systemów z asystentem zmiany pasa
| Jednostka | Informacja |
|---|---|
| Sterownik deski rozdzielczej | Optyczna i akustyczna informacja dla kierowcy o zakłóceniach |
| Czujnik deszczu i światła | Informuje sterownik master o zmierzonej aktualnej jasności otoczenia na potrzeby ustawienia jasności lampek ostrzegawczych |
| Sterownik ABS | Informacja o prędkości obrotowej kół oraz o prędkości kątowej pojazdu wokół jego osi pionowej |
| Sterownik detektora przyczepy | Informacja dotycząca jazdy z przyczepą |
| Przycisk asystenta pasa ruchu | Informacja, że asystent pasa ruchu jest „włączony / wyłączony“ |
| Sterownik centralny funkcji komfortowych |
|
| Sterownik uprawnień do rozruchu | Informacja dotycząca uprawnień dostępu i informacja o kluczyku |
| Sterownik jednostki wskaźnikowo-obsługowej | Życzenie kierowcy „jasność lampek ostrzegawczych“ |
Informacje dla kierowcy w zestawie wskaźników
W przypadku wyłączenia systemu, na wyświetlaczu w zestawie wskaźników zostają pokazane następujące wskazówki:
| Wskazówki na wyświetlaczu | Przyczyna |
|---|---|
| System Audi Side Assist niedostępny: czujniki zablokowane | Obszar roboczy lub pole widzenia czujników zablokowane przez bagażnik na rowery lub podobny przedmiot. |
| Audi Side Assist: zakłócenie systemu | Defekt czujnika uniemożliwia niezawodne działanie systemu i powoduje jego wyłączenie. |
| Audi Side Assist: system obecnie niedostępny | Tymczasowe wyłączenie systemu ze względu na defekt lub za niski poziom naładowania akumulatora. |
| Audi Side Assist: system niedostępny w trybie jazdy z przyczepą | Została rozpoznana przyczepa. |
Ograniczenia funkcji
System radarowy jest skonstruowany w sposób uwzględniający wszystkie sytuacje drogowe występujące na pasach ruchu o normalnej szerokości z lewym i prawym poboczem. Mimo to system może w niektórych sytuacjach włączyć lampkę ostrzegawczą w lusterku, mimo że w obszarze krytycznym dla zmiany pasa nie znajduje się żaden inny pojazd.
Przykłady takich sytuacji według informacji producenta pojazdu:
- Kierowca jedzie po wąskich drogach blisko krawędzi jezdni i system rejestruje pojazdy na dalszym pasie ruchu
- Podczas pokonywania ostrzejszych zakrętów system może zareagować na pojazd znajdujący się na drugim najbliższym pasie ruchu
- Reakcja na inne za wysokie lub przesunięte barierki drogowe lub inne obiekty
- Ograniczenia funkcji wskutek złych warunków pogodowych
WSKAZÓWKA
Aby zapewnić prawidłowe działanie asystenta zmiany pasa ruchu, nie wolno zakrywać ani zaklejać zderzaka w strefie czujników radarowych. W zimie strefy te muszą też być zawsze wolne od śniegu i lodu.
WSKAZÓWKI DIAGNOSTYCZNE I NAPRAWCZE DOTYCZĄCE ASYSTENTA ZMIANY PASA RUCHU: FILM
Prace serwisowe przy czujniku radarowym - Audi Side Assist
Na tym filmie pokazujemy wskazówki diagnostyczne i naprawcze dotyczące systemu wspomagania kierowcy "asystent zmiany pasa".
03:41 min
PRACE SERWISOWE PRZY ASYSTENCIE ZMIANY PASA RUCHU: DIAGNOSTYKA
Diagnostyka
Funkcje systemu asystenta pasa ruchu są ciągle monitorowane. Ewentualne awarie są zapisywane w pamięci usterek sterownika i mogą być odczytywane przy użyciu odpowiedniego testera diagnostycznego. W zależności od systemu mogą być wyświetlane dodatkowe parametry, które mogą też być wykorzystywane przy poszukiwaniu usterek.
W ramach poszukiwania usterek można używać następujących funkcji diagnostycznych:
Kod usterki
W ramach tej funkcji można odczytywać i usuwać kody usterek zapisane w pamięci usterek. Dodatkowo można też wyświetlać informacje o poszczególnych kodach usterek.
Odczyt parametrów
W ramach tej funkcji można wyświetlać aktualne wartości pomiarowe sterownika.
Testy nastawników
- Wysterowywanie części za pośrednictwem sterownika w systemach elektronicznych
- Kontrola funkcji podstawowych i połączenia kablowego komponentu
Kodowanie
- W ramach tej funkcji można w systemie aktywować lub kodować nowe podzespoły lub dodatkowe funkcje.
- Kodowanie nastawników lub sterowników po wymianie w pojeździe
Identyfikacja sterowników
Tutaj można odczytywać specjalne informacje o systemie i sterownikach.
WSKAZÓWKA
Różne możliwości diagnostyczne przedstawiono na przykładzie testera diagnostycznego mega macs 66. Głębokość diagnostyki i zakres dostępnych funkcji są zależne od konfiguracji sterownika.
Kalibracja
Warunkiem prawidłowego działania asystenta zmiany pasa ruchu jest jego adaptacja po wykonaniu następujących prac:
- Wymiana jednego lub obu sterowników
- Naprawy nadwozia w tylnej części pojazdu
- Zmiana położenia tylnego zderzaka
- Zmiana pozycji montażowej sterowników przez montaż i demontaż
Do kalibracji systemu potrzebne są oprócz testera diagnostycznego także radar dopplerowski i tablica kalibracyjna. Przyrządy kontrolne należy odpowiednio rozmieścić za pojazdem zgodnie z instrukcją producenta. Radar dopplerowski symuluje poruszający się obiekt. Proces kalibracji jest rozpoczynany i przeprowadzany zgodnie z programem przez tester diagnostyczny. W ramach tego całkowicie automatycznego procesu sterownik rozpoznaje odpowiednie wartości korygujące na podstawie pozycji rzeczywistej i zadanej, a następnie zapisuje je jako podstawę dalszych pomiarów odległości.
Czy ten artykuł jest dla Ciebie pomocny?
Nie, w niczym mi nie pomógł
Tak, okazał się pomocny