La crescente importanza della sicurezza delle auto è l'elemento chiave che ha favorito, nel corso degli anni, l'introduzione di numerose innovazioni di notevole entità, dai sistemi di frenatura Abs agli airbag. I produttori di auto tedeschi sono stati i primi a sfruttare alcune tra le tecnologie più avanzate per migliorare la sicurezza sia del guidatore sia della modalità di guida nel loro complesso. Per esempio, negli ultimi due decenni i veicoli "made in Germany" sono stati i primi a rendere disponibile l'avviso del superamento involontario della linea di demarcazione della corsia, che prevede l'invio di una vibrazione al volante nel momento in cui il guidatore sterza invadendo l'altra corsia di marcia. Poi è stata la volta del "side assist" un sistema basato su radar che segnala la presenza dei veicoli che si trovano nel punto cieco, contribuendo ad aumentare la sicurezza durante un cambio di corsia. A queste si sono aggiunte le funzioni di "stop & go" e di frenata assistita, un'estensione del concetto di cruise control (ovvero del sistema che permette di impostare e mantenere la velocità della vettura), che riduce il rischio di tamponamento azionando in tempi brevissimi i freni prima di un urto imminente. Con il trascorrere del tempo tali caratteristiche sono divenute sempre più sofisticate e pervasive, grazie soprattutto all'introduzione delle telecamere di sicurezza nel veicolo che hanno il compito di eliminare tutti i punti ciechi del guidatore.
Telecamere posteriori: un elemento fondamentale
L'Insurance Institute of Highway Safety statunitense ha di recente pubblicato uno studio che ha dimostrato che le probabilità di morire in un incidente stradale con un veicolo delle ultime generazioni sono diminuite di oltre un terzo nell’arco degli ultimi tre anni. I miglioramenti apportati alla sicurezza hanno permesso di ridurre drasticamente il tasso di mortalità e le statistiche relative alla sicurezza degli autoveicoli odierni sono decisamente migliori rispetto a quelle delle autovetture introdotte solo cinque anni fa. Ciò ha contribuito a creare un circolo virtuoso per i costruttori di automobili, poiché il consumatore ha una ragione in più per acquistare il più presto possibile una nuova auto. L’aumento del livello della sicurezza è imputabile a diversi fattori, dai miglioramenti di natura meccanica e strutturale all'introduzione di normative sempre più stringenti in termini di sicurezza. Una delle applicazioni legate alla sicurezza che ha fatto registrare incrementi rapidi e senza dubbio interessanti è quella dei sistemi Adas (Advanced Driver Assistance System). Sfruttando un mix di sensori, telecamere e display, tali sistemi garantiscono una maggiore visibilità al guidatore e sono in grado di reagire di fronte a situazioni di pericolo quando il guidatore stesso è impossibilitato a intervenire. Un punto cieco, o blind spot, è definito come l’area all’interno della quale la visione del guidatore è ostruita. Una telecamera posteriore (back-up camera), installata sul retro dell’autovettura con il display montato nello specchietto retrovisore o sul cruscotto, è divenuta una dotazione di serie nelle vetture di fascia media e alta e garantisce al guidatore la visibilità nella zona posteriore dell’autovettura, riducendo in tal modo la probabilità di incidenti. La National Highway Traffic Safety Administration ha stimato che le telecamere per la retromarcia possono ridurre di oltre il 50% gli incidenti causati da questo tipo di manovra. La presenza di telecamere di questo tipo sarà obbligatoria negli Stati Uniti per tutti i nuovi veicoli a partire dal 2018 e l’adozione di un simile provvedimento è preso in considerazione anche in Europa e in Asia: per questo motivo i produttori di automobili stanno già adottando la telecamera per la retromarcia su diversi modelli della loro produzione.
Considerazioni di progetto
Nel momento in cui si va sempre più diffondendo l’uso di telecamere per la retromarcia e di altri tipi di telecamere, costo e affidabilità sono divenuti problemi critici di progetto per i costruttori di automobili. Nell’equazione che concorre alla formazione dei costi del sistema, le due variabili sono rappresentate dalla telecamera e dal display. Le prime realizzazioni prevedevano l’uso di un display a basso costo nello specchietto retrovisore. Nel momento in cui le unità di navigazione e i display integrati nel cruscotto sono divenuti accessori comuni, sono stati utilizzati per la visualizzazione dei filmati ripresi dalla telecamera per la retromarcia. Nei progetti originali, l'elaborazione di questi video era demandata il processore preposto alla gestione del sottosistema di infotainment. Questi SoC molto sofisticati creavano problemi di affidabilità in quanto la fase di boot up (ovvero l’inizializzazione) risultava troppo lenta e non era in grado di rendere disponibile il video ripreso dalla telecamera posteriore al guidatore negli istanti immediatamente successivi all’accensione del veicolo. L’alternativa da valutare, soprattutto in considerazione del fatto che il carico di lavoro di questi SoC è in continuo aumento, prevede l'uso di una soluzione cablata formata da un controllore Lcd e un decodificatore video grazie alla quale è possibile visualizzare quasi istantaneamente il video sul display, garantendo un invio affidabile in un tempo inferiore a 500 ms, senza far intervenire il SoC. Un approccio di questo tipo consente al sistema di rilevare un eventuale blocco e di non far intervenire il SoC quando necessario. Questo "bypass" di natura hardware garantisce l'affidabilità e l'integrità della comunicazione richiesta dagli Oem che operano nel settore automotive. Un ulteriore problema per gli architetti di sistema è rappresentato dal fatto che la maggior parte dei SoC digitali non dispone di un numero sufficiente di porte per gestire il crescente numero di ingressi video richiesto dai moderni veicoli. Quindi, mentre i SoC dispongono della potenza di calcolo necessaria per elaborare questi dati, sebbene non sempre con il livello di affidabilità necessaria, non è possibile trasferire immediatamente i dati provenienti da più ingressi nel dispositivo. La soluzione a questo problema è interlacciare i segnali su un singolo bus dati che richiede un'unica interfaccia video verso il processore applicativo. Il SoC è quindi in grado di demultiplare ed elaborare più flussi video differenti. Col trascorrere del tempo il numero di flussi interlacciati è destinato ad aumentare, consentendo quindi l'utilizzo di un numero maggiore di ingressi video. L'adozione di un decodificatore video analogico a più canali con uscita digitale interlacciata permette di "liberare" un certo numero di pin del SoC, un elemento chiave in fase di progettazione. Vi sono anche vantaggi in termini economici. La presenza di un numero sempre maggiore, fino a otto, di telecamere a bordo di un autoveicolo si traduce in un problema di costi nel momento in cui queste telecamere devono essere installate su vetture di fascia media e bassa. Le telecamere ad alta definizione richiedono un'elaborazione più complessa e costosa e il cablaggio non è particolarmente economico per veicoli di questo tipo. La tecnologia analogica, dal canto suo, mette a disposizione tutte le funzionalità necessarie e garantisce notevoli vantaggi in termini di affidabilità a fronte di costi di realizzazione nettamente inferiori.
Una visione a 360°
Ormai perfettamente consapevoli dell'utilità delle telecamere per la retromarcia, molte Case automobilistiche stanno effettuando ricerche approfondite per rendere la visione a 360°, o around-view, una funzione di sicurezza standard nei loro modelli. Un sistema di monitoraggio a 360°, noto anche come "surround-view monitor", elabora i video provenienti da quattro telecamere e combina le quattro immagini in un'unica vista dall'alto, come se la telecamera fosse posizionata direttamente al di sopra del veicolo. Il monitor aiuta il guidatore ad avere una conferma, dal punto di vista visivo, della posizione del proprio veicolo in relazione agli oggetti che lo circondano, semplificando le manovre e il parcheggio. Sulla base dei risultati di un'indagine condotta da Infinity Research, le applicazione legate al monitoraggio a 360° sono destinate ad aumentare del 33% su base annua da qui al 2018. La realizzazione di un'applicazione di questo tipo è diventata molto più economica e garantisce numerosi vantaggi in termini di affidabilità grazie a una nuova tecnologia di decodifica video su più canali espressamente sviluppata per applicazioni di assistenza al parcheggio con visione a 360°. L'integrazione è stata l'elemento chiave: le soluzioni di ultima generazione come il TW9984 di Intersil includono quattro decodificatori video analogici Ntsc/Pal di elevata qualità con convertitori A/D a 10 bit per supportare simultaneamente quattro ingressi provenienti da telecamere analogiche indipendenti. Un'interfaccia di uscita digitale invia le immagini a un processore che combina le quattro immagini in un'unica immagine complessiva a 360°. Il codificatore video analogico on-chip permette di trasmettere il video combinato sotto forma di segnale composito analogico standard al display della centralina multimediale. La possibilità di ricevere direttamente ingressi video analogici differenziali elimina il ricorso a un amplificatore operazionale esterno su ciascun canale di ingresso, con conseguente diminuzione del numero di componenti richiesto. Un livello di integrazione così spinto contribuisce a semplificare il progetto di sistema e a minimizzare gli ingombri della soluzione, in modo da rendere disponibile più spazio sulla scheda e a ridurre i costi, un elemento chiave per garantire la diffusione su ampia scala di questa funzionalità. Un altro aspetto importante è la flessibilità. In considerazione del fatto che sono possibili varie implementazioni, questi nuovi decodificatori video a quattro canali mettono ora a disposizione un'interfaccia di uscita digitale in grado di supportare più configurazioni, compresa un'uscita in formato Itu-Rbt.656 standard su quattro bus a 8 bit a una frequenza di 27 MHz; un'uscita in modalità byte interleaved (ovvero basata sull'interlacciamento dei singoli byte) con multiplazione a divisione di tempo per l'invio di due canali su un singolo bus a 8 bit a 54 MHz, oppure un'uscita di tutti e quattro i canali su un singolo bus a 8 bit a 108 MHz. In questo modo i progettisti di sistemi possono sviluppare differenti opzioni da utilizzare in diversi modelli senza dover procedere alla realizzazione di un progetto completamente nuovo. I progettisti, inoltre, non dovrebbero utilizzare codificatori e decodificatori video con caratteristiche più adatte per applicazioni di sorveglianza che non per quelle automotive a causa della mancanza di caratteristiche di diagnostica di fondamentale importanza (come rilevamento di corto circuito a massa e corto circuito della batteria) che contribuiscono tra l'altro a migliorare l'affidabilità.
Evoluzioni future
Nell'ultimo decennio la sicurezza è divenuta un elemento che fa la differenza - la disponibilità dei dati dei crash test e la possibilità di evitare incidenti, sia lievi sia seri, sono ora fattori che influenzano in larga misura la decisione di acquisto dei consumatori. Di conseguenza, i produttori di automobili hanno modificato le strategie di marketing per queste nuove caratteristiche. Poiché ora i consumatori sono disposti a spendere per avere una maggiore sicurezza, funzionalità quali il monitoraggio dei punti ciechi e l'avviso del superamento della linea di demarcazione della corsia si stanno rivelando argomenti più convincenti rispetto a quelli tradizionali - miglioramento della radio o del sistema di navigazione - per giustificare i maggiori costi legati alla presenza di un display Lcd centralizzato e di un sistema di infotainment. Per i modelli base di autoveicoli gli optional più richiesti sono quelli che assicurano maggiore visibilità e sicurezza e per i produttori di automobile ciò rappresenta anche un vantaggio dal punto di vista economico. Nel prossimo futuro sono previsti interessanti sviluppi nel momento in cui i costi dell'implementazione delle funzionalità legate alla sicurezza ne renderanno possibile l'integrazione nei modelli di auto più diffusi. I video saranno impiegati in misura sempre maggiore per fornire funzionalità quali visione notturna e illuminazione e oscuramento automatici per migliorare la visibilità, mentre il parabrezza è destinato a diventare un altro display da utilizzare per la visualizzazione di dati diagnostici. La disponibilità di soluzioni video affidabili, semplici da integrare ed economiche sarà l'elemento chiave per lo sviluppo dei futuri sistemi Adas destinati ad aumentare la sicurezza del guidatore e, in ultima analisi, la domanda di acquisto di nuovi veicoli da parte dei consumatori.
