Systemy wspomagania kierowcy: Co potrafią czujniki
Systemy wspomagania kierowcy (ADAS: Advanced Driver Assistance Systems) zapewniają dodatkowy komfort i bezpieczeństwo w ruchu drogowym. W samochodach osobowych stosowane są obecnie liczne systemy wspomagania kierowcy, które często łączone są w pakiety bezpieczeństwa. Jest to możliwe dzięki coraz bardziej inteligentnemu rozpoznawaniu otoczenia przez coraz lepszą technologię czujników. Czujniki ultradźwiękowe, radarowe, lidar, kamery itd. są coraz skuteczniejsze. Złożone oprogramowanie jest sercem coraz potężniejszych sterowników. Optymalizuje procesy algorytmów w celu szybkiej i prawidłowej (re-)akcji nawet w krytycznych sytuacjach na drodze. W ten sposób można opanować sytuacje krytyczne i uniknąć wypadków.
Czujniki radarowe i ultradźwiękowe
Systemy radarowe (najczęściej o częstotliwości 77 GHz) pozwalają na dokładne pomiary prędkości i odległości, nawet przy dużej prędkości pojazdu, lecz nie mają dużej rozdzielczości kątowej. Są one wykorzystywane na przykład do unikania kolizji. Jednym z ich atutów jest niezależność od pogody. Oprócz radaru krótkiego zasięgu, służącego do wykrywania obiektów oddalonych do 30 m, stosuje się systemy radarowe średniego i dalekiego zasięgu do 250 m.
Lidar-Sensoren
Ein ebenso wichtiger Sensor ist der sogenannte Lidar-Sensor. Die Abkürzung bedeutet Light-Detection and Ranging – ein optisches Messsystem also, um Objekte zu detektieren. Durch die Reflexion des ausgesandten Lichts am Objekt bis zum Wiedereintreffen des Lichts am Empfänger lässt sich über die Laufzeit die Position des Objekts bestimmen. Im Prinzip also ein Laserscanner, der auch ein dreidimensionales Abbild der Umgebung erstellen kann. Lidarsysteme arbeiten nicht mit Mikrowellen, sondern mit Lichtpulsen aus den Bereichen des nicht sichtbaren Lichts, also nahe des Infrarotlichts. Typisch sind 905 nm Wellenlänge, eine Reichweite von 200 m bei guten Witterungsbedingungen, eine hohe Winkelauflösung und eine 360°-Abdeckung. Blendendes Licht, schlechte Sichtverhältnisse wie Nebel, Regen oder Gischt beeinträchtigen jedoch die Reichweite. Daher wird der Lidar zumeist als zusätzliches System genutzt.
Nowoczesne kamery potrafią również wykrywać, a nawet rozróżniać przeszkody przed pojazdem. Wykorzystywane są zarówno kamery mono, jak i stereo. Te ostatnie są w stanie wykryć przeszkody trójwymiarowo bez dodatkowych czujników. W przypadku kamery stereo przestrzeń montażowa ogranicza jednak widok 3D: Im mniejsza odległość między oboma obiektywami kamery, tym mniejszy efektywny trójwymiarowy zakres pomiarowy. Oznacza to, że kamery stereo widzą trójwymiarowo do 50 m przed pojazdem. Ponadto różnice w perspektywie dwóch wykonanych zdjęć są zbyt małe, aby na ich podstawie uzyskać informacje 3D. Powyżej tej granicy kamera zachowuje się jak kamera mono.
Zasięg kamery mono wynosi około 250 m, niezależnie od miejsca montażu. Dzięki połączeniu obrazów z kilku kamer i czujników można stworzyć widok trójwymiarowy. Kamery wewnątrz pojazdu mogą również wykryć, czy kierowca jest zmęczony lub rozproszony. Kamery otoczenia (przednia i tylna) rejestrują bezpośrednie otoczenie samochodu i wykrywają przeszkody.
Czujniki podczerwieni
Z kolei w asystentach noktowizyjnych stosuje się kamery na podczerwień. Reagują one na promieniowanie cieplne przedmiotów. Informacje przekształcone na czarno-białe obrazy są wyświetlane na wyświetlaczu. Chłodniejsze otoczenie jest ciemne, a ludzie i zwierzęta jasne i tym samym dobrze widoczne. Nowoczesne systemy wykrywają ludzi i większe dzikie zwierzęta w odległości nawet 300 m. W sytuacjach niebezpiecznych rozlega się sygnał ostrzegawczy. W zależności od systemu reflektorów możliwe jest np. ostrzeżenie osoby za pomocą krótkich impulsów świetlnych.
Łączenie danych z czujników
Wszystkie istotne dane z czujników ultradźwiękowych, radarowych, lidar, kamer i innych urządzeń mogą być inteligentnie i w czasie rzeczywistym łączone za pomocą tzw. fuzji czujników. W perspektywie właśnie to umożliwi autonomiczną jazdę. Redundancje, czyli częściowe pokrywanie się wyników rozpoznawania otoczenia, są wyraźnie pożądane. Redundancje i kontrole wiarygodności, tzn. wewnętrzna kontrola, czy dane otoczenia zostały prawidłowo zarejestrowane, zapobiegają w dużej mierze błędnej interpretacji danych. W zależności od systemów wspomagania kierowcy, stopnia automatyzacji i klasy pojazdu mamy więc do czynienia z indywidualną mieszanką informacji i czujników oraz coraz większą ilością danych, które muszą być przetwarzane w czasie rzeczywistym. Już teraz arcydzieło techniki!
