Sensoristica per le auto del futuro

sensori sono oggi una parte vitale di qualsiasi autovettura moderna e servono a molti scopi diversi. Sono fondamentali nell’aiutare i produttori di autoveicoli a introdurre modelli sul mercato più sicuri, più efficienti nei consumi e più confortevoli alla guida. Nel tempo, i sensori renderanno possibile anche gradi maggiori di automazione del veicolo, da cui l’industria trarrà beneficio. Accanto al pieno controllo e all’elaborazione dei dati, l’osservazione intelligente è uno dei prerequisiti per consentire a un’auto di intraprendere azioni autonomamente. Per raggiungere l’obiettivo dell’osservabilità completa, le autovetture dovranno essere in grado di elaborare un’ampia varietà di dati parametrici - inclusa la velocità, la corrente, la pressione, la temperatura, la posizione, la rilevazione di prossimità, il riconoscimento dei gesti, ecc. Per quanto riguarda la rilevazione di prossimità e il riconoscimento dei gesti, ciò avverrà con i sensori ultrasonici e le videocamere a tempo di volo, che iniziano ad essere introdotte nelle autovetture.

I sensori ultrasonici

Al progredire dell’automazione all’interno dei veicoli, non solo osserviamo che nuove tecnologie sono applicate al settore automobilistico per la prima volta, ma stiamo anche assistendo all’adattamento di tecnologie automotive mature ai requisiti specifici che la guida autonoma imporrà. Ad oggi, i sensori ultrasonici sono montati tipicamente all’interno dei paraurti dei veicoli nei sistemi di parcheggio assistito. Al momento, il funzionamento di tali sensori è previsto solo a velocità di guida inferiori a 10 Km/ora, ed essi non sono in grado di misurare piccole distanze con un’accuratezza del 100%. In un veicolo autonomo tuttavia, tali sensori potrebbero potenzialmente essere usati in combinazione con radar, videocamere e altre tecnologie di misura per assicurare la funzionalità di misura delle distanze.

Il riconoscimento dei gesti

Mentre la tecnologia dei sensori ultrasonici è usata per osservare il mondo esterno, le videocamere ToF si concentrano sull’abitacolo delle auto. Dal momento che la transizione verso la guida autonoma sarà graduale, è importante che i conducenti possano passare dalla modalità autonoma a quella manuale in scenari specifici. Attualmente le auto sono solo in parte autonome, nonostante l’uso dei sistemi Adas, ma l’intervento dell’uomo potrebbe essere richiesto in teoria in qualsiasi momento. Ci aspettiamo che l’industria evolva verso livelli maggiori di automazione negli anni a venire, ma anche allora il conducente dovrà ancora essere in grado di prendere il controllo in alcune circostanze (ad esempio quando l’autovettura si trova all’interno dei centri abitati). Passerà molto tempo prima che queste evoluzioni si verifichino. Fino a tale punto un veicolo dovrà essere in grado di allertare il conducente. Di conseguenza, il monitoraggio in tempo reale della posizione e dei movimenti del conducente è cruciale. Malgrado sia alle sue fasi iniziali, la tecnologia ToF è già impiegata per mettere in grado i conducenti di accorgersi di un eventuale calo di concentrazione che potrebbe portare il veicolo ad uscire di corsia. Essa consente anche di supportare funzioni diverse in base al riconoscimento dei gesti - ad esempio con movimenti della mano per alzare il volume o rispondere a una chiamata. La portata della tecnologia ToF tuttavia va al di là di queste funzioni e sarà fondamentale in soluzioni di guida autonoma più sofisticate. Le videocamere ToF saranno in grado di mappare l’intera parte superiore del corpo di un conducente in 3D, di modo da verificare se la posizione della testa sia rivolta in avanti verso la strada e se le sue mani siano posizionate sul volante.

La mappatura 3D della situazione del traffico

I sistemi di controllo adattativo di crociera di oggi utilizzano il radar per misurare la distanza con il veicolo di fronte. Questa tecnologia opera abbastanza bene in autostrada, ma in un ambiente urbano - in cui le distanze sono più ridotte e i pedoni/veicoli possono avvicinarsi anche da altre direzioni - è necessaria una misura più precisa della posizione. Una soluzione consiste nell’aggiungere una videocamera per consentire una migliore determinazione della prospettiva. Tuttavia, l’attuale hardware per l’elaborazione delle immagini non è affatto preciso in misura sufficiente per rilevare tutte le caratteristiche importanti con la velocità necessaria e un’affidabilità tali da assicurare una guida sicura. Questo è il caso in cui la tecnologia lidar sembra destinata a dimostrarsi vantaggiosa. Il lidar opera secondo lo stesso principio del radar, ed è basato sulla misura della riflessione di un segnale trasmesso. Mentre il radar si basa sulle onde radio, il lidar fa uso di raggi di luce (ad esempio laser). La distanza da un oggetto o da una superficie è calcolata misurando il tempo che intercorre fra la trasmissione di un impulso e il momento in cui tale impulso viene ricevuto. Il grande vantaggio della tecnologia lidar è che la tecnologia consente di rilevare oggetti molto più piccoli di quanto non sia possibile con il radar. Diversamente da una videocamera, che visualizza il proprio ambiente circostante in piani focali, il lidar fornisce una resa 3D accurata e dettagliata. Attraverso ciò è semplice isolare oggetti da quanto si trova di fronte o dietro di essi, indipendentemente dalle condizioni di illuminazione. Con la diminuzione graduale delle fasce di prezzo associate alla tecnologia lidar, e con il conseguimento di ulteriori progressi tecnologici, l’impulso a seguire questo approccio aumenterà.

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