Con el continuo desarrollo de la industria automotriz, las tecnologías inteligentes y automatizadas de los vehículos se están volviendo rápidamente populares. Entre ellas, el Sistema Avanzado de Asistencia al Conductor (ADAS) se ha convertido en una parte indispensable de los automóviles modernos. La tecnología ADAS tiene como objetivo reducir los accidentes de tráfico y proporcionar a los conductores una experiencia de conducción más cómoda mejorando la seguridad y la comodidad al conducir. Ya sean sistemas de seguridad activa o funciones de asistencia al conductor, ADAS mejora constantemente nuestra experiencia de conducción. Comprender los sistemas ADAS es esencial para comprender las futuras tendencias de la tecnología automotriz.
ADAS, o Sistema avanzado de asistencia al conductor, es un conjunto de tecnologías electrónicas que se utilizan para ayudar a los conductores a realizar funciones de conducción y estacionamiento. ADAS se basa en varios sensores, cámaras, radares y LIDAR para detectar e interpretar el entorno que rodea al vehículo, proporcionando así información y realizando operaciones automáticas para mejorar la seguridad y la comodidad de la conducción.
Los componentes principales del sistema ADAS son los elementos clave que respaldan sus funciones y rendimiento. Estos componentes trabajan juntos para percibir el entorno que rodea al vehículo en tiempo real y brindar asistencia al conductor durante la conducción.Los siguientes son los principales componentes principales del sistema ADAS:
1. Cámaras
① Cámara de visión frontal: se instala en la parte delantera del vehículo y se utiliza principalmente para detectar las marcas del carril, las señales de tráfico, los peatones y otros vehículos que circulan por delante. Las cámaras de visión frontal se utilizan normalmente para implementar funciones como el asistente de mantenimiento de carril y el reconocimiento de señales de tráfico.
② Cámara de visión envolvente: un sistema de múltiples cámaras alrededor del vehículo que proporciona una vista panorámica de 360 grados para ayudar al conductor a observar la situación alrededor del vehículo cuando conduce a baja velocidad o estaciona. Se utiliza comúnmente en funciones de estacionamiento automático y monitoreo de puntos ciegos.
③ Cámara de visión trasera: se instala en la parte trasera del vehículo y generalmente se utiliza para proporcionar visión al dar marcha atrás y trabajar con el sistema de asistencia de marcha atrás.
2. Radar
① Radar frontal: se instala en la parte delantera del vehículo y utiliza ondas de radio para detectar la distancia y la velocidad de los objetos que se encuentran delante. El radar frontal se utiliza a menudo en los sistemas de control de crucero adaptativo y de advertencia de colisión para ayudar al vehículo a mantener una distancia segura con el vehículo que se encuentra delante.
② Radar lateral: se instala en el costado del vehículo y se utiliza para detectar objetos en ambos lados del vehículo. Se utiliza comúnmente para la detección de puntos ciegos y la asistencia para cambiar de carril.
3. LIDAR
Detección de corto alcance: estos sensores se utilizan normalmente para la detección de vehículos a corto alcance, como la detección de obstáculos alrededor del vehículo al aparcar. Los sensores ultrasónicos se utilizan ampliamente en la asistencia al aparcamiento y la detección de obstáculos a baja velocidad.
5. ECU - Unidad de control electrónico
Centro de procesamiento de datos y toma de decisiones: la ECU es el cerebro del sistema ADAS, responsable de recopilar datos de sensores, cámaras, radares y otros dispositivos, y procesarlos y tomar decisiones mediante algoritmos avanzados. Después de recibir los datos, la ECU puede analizarlos y responder rápidamente, como el frenado automático o el ajuste de la dirección.
6. Sistemas GPS y de navegación
Posicionamiento y navegación: el módulo GPS se utiliza para localizar con precisión la ubicación geográfica del vehículo y se combina con datos de mapas para lograr funciones como planificación de ruta e indicaciones de navegación. Los sistemas de GPS y navegación son cruciales en la conducción autónoma y las funciones de seguimiento de ruta.
7. Red en el vehículo (CAN Bus, Ethernet)
Sistema de comunicación: La red del vehículo es una importante plataforma de comunicación que conecta los distintos componentes del sistema ADAS. El bus CAN (Controller Area Network) y Ethernet transmiten datos y señales de control dentro del sistema, lo que garantiza una rápida coordinación y sincronización entre sensores, ECU y actuadores.
8. Software y algoritmos
① Algoritmo de procesamiento de imágenes: se utiliza para analizar imágenes capturadas por la cámara, como detección de líneas de carril, reconocimiento de señales de tráfico, etc.
② Procesamiento y fusión de señales: fusiona datos de diferentes sensores para generar un resultado de percepción ambiental integral.
③ Algoritmo de toma de decisiones y control: toma decisiones en tiempo real y controla el comportamiento del vehículo, como la dirección, la aceleración, el frenado, etc., según la información de percepción y las condiciones de conducción.
9. Pantalla e interfaz hombre-máquina (HMI)
① Pantalla de información: muestra la información de detección del sistema ADAS, las advertencias, el estado de la asistencia al conductor, etc. al conductor, por ejemplo, a través del panel de instrumentos, la pantalla de visualización frontal (HUD) o la pantalla de control central.
② Interacción del usuario: a través del sistema HMI, el conductor puede interactuar con las funciones ADAS, como configurar la velocidad de crucero adaptativa, habilitar o deshabilitar ciertas funciones de asistencia a la conducción, etc.
En conjunto, estos componentes básicos forman la base del sistema ADAS, respaldan las distintas funciones de asistencia al conductor y brindan a los conductores una experiencia de conducción segura, eficiente y cómoda.Cada componente desempeña un papel indispensable en el sistema, ya que garantiza que el sistema ADAS funcione de manera eficaz en diversas condiciones de conducción.
El principio de funcionamiento del sistema ADAS implica la integración de múltiples sensores y tecnologías para lograr la percepción del entorno del vehículo, el procesamiento de datos, la toma de decisiones y la ejecución de operaciones. A continuación se detalla el principio de funcionamiento del sistema ADAS:
① Percepción
Adquisición de datos de sensores: los sistemas ADAS monitorean continuamente el entorno que rodea al vehículo a través de una variedad de sensores, como cámaras, radares, LIDAR, sensores ultrasónicos, etc.Estos sensores pueden detectar objetos, líneas de carril, señales de tráfico, peatones, etc., delante, a los lados y detrás.
② Procesamiento de datos y fusión de sensores
Fusión de datos de sensores: dado que los distintos sensores tienen sus propias ventajas y limitaciones, los sistemas ADAS fusionarán datos de distintos sensores para proporcionar una percepción ambiental más precisa y completa. Por ejemplo, el radar es bueno para medir distancias, pero tiene una capacidad limitada para distinguir la forma de los objetos, mientras que las cámaras son buenas para identificar objetos, pero no son tan precisas como el radar en la medición de distancias. La fusión de datos puede hacer un uso integral de los datos de cada sensor para compensar sus respectivas deficiencias.
Procesamiento de imágenes y visión artificial: El sistema utiliza algoritmos de procesamiento de imágenes y tecnología de visión artificial para analizar las imágenes capturadas por la cámara e identificar información importante como líneas de carril, señales de tráfico, peatones y vehículos.
Reconocimiento y seguimiento de objetivos: el sistema identifica objetivos importantes (como vehículos que van delante, peatones, etc.) y rastrea sus trayectorias de movimiento para predecir su comportamiento y responder en consecuencia.
③ Toma de decisiones y control
Toma de decisiones en tiempo real: en función de los datos de fusión de sensores y los resultados del reconocimiento de objetivos, el sistema ADAS toma decisiones en tiempo real mediante algoritmos complejos y tecnología de inteligencia artificial. Estas decisiones pueden incluir ajustar la velocidad del vehículo, cambiar de carril, iniciar un frenado de emergencia, etc.
Salida de señal de control: Una vez que el sistema toma una decisión, envía señales de control a los sistemas de ejecución del vehículo, como el sistema de dirección, el sistema de frenos, el control del acelerador, etc., a través de la unidad de control electrónico (ECU) para implementar las operaciones correspondientes.
Ejecución de funciones de asistencia al conductor: en función de la decisión del sistema, se activarán funciones ADAS (como control de crucero adaptativo, frenado automático de emergencia, asistente de mantenimiento de carril, etc.) para ayudar al conductor a mantener una conducción segura.
④ Retroalimentación e interacción hombre-máquina, HMI
Pantalla de información y advertencia: los sistemas ADAS proporcionarán información ambiental importante, estado del sistema e información de advertencia al conductor a través de la interfaz hombre-máquina (como el panel de instrumentos, la pantalla de visualización frontal, la pantalla táctil, etc.). Por ejemplo, si el sistema detecta un posible riesgo de colisión, advertirá al conductor mediante indicaciones sonoras, visuales o táctiles.
⑤ Monitoreo y aprendizaje del sistema
Adaptación y aprendizaje: algunos sistemas ADAS avanzados tienen capacidades de aprendizaje que pueden optimizar su rendimiento mediante el monitoreo continuo del comportamiento del conductor y los cambios ambientales. Por ejemplo, el sistema puede ajustar el nivel de advertencia o las condiciones de activación de la asistencia a la conducción en función de los hábitos del conductor.
Diagnóstico de averías y mecanismo de seguridad: El sistema ADAS monitoriza continuamente su estado de funcionamiento y detecta fallos en los sensores o actuadores. Una vez detectada una anomalía, el sistema activará un mecanismo redundante o avisará al conductor para garantizar la seguridad en la conducción.
⑥ Integración de sistemas y control del vehículo
Integración con otros sistemas del vehículo: los sistemas ADAS suelen estar estrechamente integrados con otros sistemas de control del vehículo (como el control de potencia, el control de frenado, el control de dirección, etc.). A través de la red del vehículo (como el bus CAN o Ethernet), los sistemas ADAS pueden intercambiar rápidamente información con otros subsistemas del vehículo para lograr una coordinación general.
En resumen, el principio de funcionamiento del sistema ADAS es un proceso complejo de procesamiento de datos de múltiples sensores y control en tiempo real. A través de la percepción del entorno, el procesamiento y la fusión de datos, la toma de decisiones y el control en tiempo real, el sistema ADAS puede proporcionar varias funciones de asistencia a la conducción para mejorar la seguridad y la comodidad al volante. La interfaz de interacción hombre-computadora garantiza que el conductor pueda comprender el estado del sistema en cualquier momento e intervenir cuando sea necesario.
La clasificación funcional de los sistemas ADAS abarca múltiples funciones de asistencia a la conducción y mejora de la seguridad, con el objetivo de mejorar la seguridad, el confort y la comodidad de conducción del conductor. Las principales clasificaciones funcionales de los sistemas ADAS son las siguientes:
1. Función de asistencia a la conducción
① Control de crucero adaptativo (ACC): ajusta automáticamente la velocidad del vehículo para mantener una distancia segura con el vehículo que va delante. Adecuado para conducir en carretera, lo que reduce la fatiga del conductor después de largas horas de conducción.
② Asistente de mantenimiento de carril (LKA): ajusta automáticamente el volante para ayudar al vehículo a permanecer en el centro del carril y evitar que abandone el carril involuntariamente.
③ Advertencia de cambio de carril (LDW): se emite una advertencia cuando el vehículo está a punto de salir del carril, recordando al conductor que debe corregir la dirección.
④ Alerta de tráfico cruzado trasero (RCTA): al dar marcha atrás, el sistema detecta si hay vehículos que circulan lateralmente en los lados izquierdo y derecho y emite una advertencia para evitar una colisión.
⑤ Asistente de estacionamiento: ayuda al conductor a estacionar el vehículo automáticamente. El sistema detecta espacios de estacionamiento a través de sensores y controla el volante y la velocidad para realizar las operaciones de estacionamiento.
2. Mejoras de seguridad
① Frenado automático de emergencia (AEB): cuando se detecta una colisión inminente, el sistema aplica automáticamente los frenos para evitar o mitigar la colisión.
② Monitoreo de puntos ciegos (BSM): cuando hay otro vehículo en el punto ciego del vehículo, el sistema alertará al conductor a través de señales visuales o auditivas para evitar colisiones laterales.
③ Advertencia de colisión frontal (FCW): cuando el sistema detecta que el vehículo que va delante está demasiado cerca o existe un riesgo potencial de colisión, emitirá una señal de advertencia para recordarle al conductor que debe tomar medidas.
④ Alerta de tráfico cruzado trasero (RCTA): al dar marcha atrás, el sistema detecta si hay vehículos que circulan lateralmente en los lados izquierdo y derecho y emite una advertencia para evitar una colisión.
⑤ Detección de somnolencia del conductor: al monitorear las expresiones faciales del conductor o su comportamiento al conducir, puede determinar si el conductor está cansado y recordarle que descanse.
3. Función de control inteligente
① Asistente de luces altas adaptativas (AHBA): ajusta automáticamente las luces altas para adaptarse a las condiciones de la carretera y el tráfico, evitando deslumbrar al tráfico que viene en sentido contrario y garantizando una iluminación óptima.
② Asistente de cambio de carril (LCA): cuando el conductor intenta cambiar de carril, el sistema verifica si hay vehículos en el punto ciego o acercándose rápidamente para garantizar un cambio de carril seguro.
③ Asistente de atascos (TJA): en atascos de tráfico de baja velocidad, el sistema controla automáticamente las operaciones de aceleración, frenado y dirección para reducir el estrés del conductor.
4. Función de asistencia al aparcamiento
① Sistema de visión envolvente de 360 grados: proporciona una vista aérea de los alrededores del vehículo para ayudar al conductor a estacionar o dar marcha atrás en espacios reducidos.
② Advertencia de colisión delantera y trasera: cuando hay un obstáculo delante o detrás del vehículo, el sistema emitirá una advertencia para evitar una colisión al conducir a baja velocidad o estacionar.
5. Asistencia a la conducción nocturna
Sistema de visión nocturna: utiliza una cámara infrarroja para detectar peatones, animales y vehículos en la carretera durante la noche o en condiciones de baja visibilidad y alerta al conductor en la pantalla.
Luces altas automáticas (AHB): cambia automáticamente entre luces altas y bajas según las condiciones de la carretera y las luces de los vehículos que vienen en sentido contrario, lo que mejora la seguridad de la conducción nocturna.
6. Evitación de obstáculos y orientación de ruta
① Asistencia para evitar obstáculos: cuando se detecta un obstáculo adelante, el sistema proporcionará orientación sobre la ruta para ayudar al conductor a evitarlo.
② Asistencia para mantener la ruta: el sistema ayuda al vehículo a mantener la ruta de conducción ideal en condiciones de carretera complejas y reduce el riesgo de mal funcionamiento.
Estas categorías funcionales cubren las principales capacidades de los sistemas ADAS, ayudando a los conductores a controlar los vehículos de forma más segura y sencilla en diversas condiciones de conducción. Con el desarrollo de la tecnología, las funciones de los sistemas ADAS se amplían y actualizan constantemente.
A medida que se desarrollan los sistemas ADAS, cada vez más fabricantes de automóviles y empresas tecnológicas comienzan a aplicarlos a diversos vehículos para mejorar la seguridad en la conducción y la experiencia del usuario. A continuación, se detallan las áreas de aplicación y algunos casos reales de los sistemas ADAS:
1. Aplicación en turismos
① Control de crucero adaptativo (ACC) y asistente de mantenimiento de carril:
Caso: El sistema de piloto automático de Tesla es una aplicación típica. El sistema puede ajustar automáticamente la velocidad en la autopista y mantener el vehículo en el centro del carril, lo que reduce en gran medida la presión de la conducción a larga distancia.
② Frenado automático de emergencia (AEB)
Caso: El sistema AEB de Volkswagen detecta obstáculos por delante y frena automáticamente cuando está a punto de producirse una colisión. Se ha utilizado ampliamente en muchos modelos y ha reducido significativamente la incidencia de colisiones traseras a baja velocidad.
③ Monitoreo de puntos ciegos (BSM) y alerta de tráfico cruzado trasero (RCTA)
Caso: El sistema Safety Sense de Toyota integra funciones BSM y RCTA para brindar seguridad adicional al cambiar de carril y dar marcha atrás, reduciendo el peligro de puntos ciegos al conducir.
2. Aplicación en vehículos comerciales
① Sistema de asistencia para atascos (TJA) y control de fatiga:
Caso: La serie de camiones de Daimler ha introducido sistemas de asistencia en atascos y de monitorización de la fatiga para ayudar a los conductores de transporte de mercancías de larga distancia a mantenerse alerta y seguros en atascos o viajes largos.
② Sistema de imágenes panorámicas de 360 grados y asistencia automática al estacionamiento:
Caso: Volvo Trucks equipa sus camiones pesados con un sistema de imágenes con vista envolvente de 360 grados y asistencia automática de estacionamiento, lo que hace más fácil y seguro que los vehículos grandes operen en calles estrechas de la ciudad y patios de carga.
3. Aplicación en el transporte público
① Frenado automático de emergencia y detección de peatones
Caso: El proyecto de autobús sin conductor de Singapur utiliza sistemas ADAS avanzados, que incluyen funciones de frenado automático de emergencia y detección de peatones, para garantizar que el vehículo pueda evitar colisiones con peatones y otros vehículos cuando conduce en áreas urbanas.
4. Aplicación de funciones avanzadas de conducción
① Conducción y estacionamiento semiautomáticos:
Caso: El Traffic Jam Pilot del Audi A8 es el primer sistema para coches de producción que alcanza el nivel 3 de conducción autónoma. En tráfico de baja velocidad, el sistema puede asumir por completo la tarea de conducción y proporcionar aparcamiento totalmente automático al aparcar.
Caso: El sistema inteligente de luces altas láser y visión nocturna de BMW puede proporcionar una excelente visión al conducir de noche, ajustar automáticamente el ángulo y el brillo de las luces altas para evitar deslumbrar a los vehículos que vienen en sentido contrario e identificar peligros potenciales en la carretera con antelación a través de cámaras infrarrojas.
Gestión inteligente del tráfico:
Caso: En muchas ciudades europeas, la tecnología ADAS se ha integrado en sistemas de gestión inteligente del tráfico. Al comunicarse con la infraestructura vial, los vehículos pueden obtener información como el estado de los semáforos, información sobre los límites de velocidad y cierres de carreteras con antelación, optimizando así las rutas de conducción y reduciendo los accidentes de tráfico.
6. Aplicación en entornos especiales
① Asistencia para conducir en condiciones meteorológicas adversas
Caso: Ford ha incorporado a sus modelos F-150 funciones ADAS diseñadas para condiciones especiales de la carretera, como nieve, barro y desierto. Mejora la seguridad de conducción y la estabilidad del vehículo al ajustar la dinámica del vehículo y monitorear las condiciones de la carretera en tiempo real.
Caso: El sistema Terrain Response de Land Rover puede ajustar automáticamente los sistemas de suspensión, dirección y control de tracción del vehículo según diferentes terrenos para brindar la mejor experiencia de conducción todoterreno.
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