Bezpieczeństwo na drodze – wspólna sprawa

Obrażenia odniesione w wypadkach drogowych mają poważny wpływ na gospodarki krajowe, kosztując kraje 3% ich rocznego produktu krajowego brutto. Według danych przygotowanych przez Krajową Radę Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego, koszty wszystkich zdarzeń drogowych Polsce w 2021 r. wyniosły 39,3 mld zł. Według danych policji w 2022 roku w wypadkach drogowych w Polsce zginęły 1883 osoby. Dlatego zwiększanie poziomu bezpieczeństwa na drogach, to jeden z głównych celów rządzących jak i producentów współczesnych pojazdów.

Jakie rozwiązania stosuje się, żeby zwiększyć bezpieczeństwo na drodze?

Zmniejszenie liczby wypadków drogowych to kierunek w jakim podąża współczesna motoryzacja.  Nie tak dawno temu, Parlament Europejski wprowadził  w życie  rozporządzenie   2019/2144, które obowiązuje od 6 lipca 2022r. i nakłada na producentów pojazdów obowiązek wyposażenia ich w szereg układów:

1.         Zaawansowane systemy hamowania awaryjnego

2.         System awaryjnego utrzymywana pojazdu na pasie ruchu

3.         Inteligentny asystent kontroli prędkości

4.         Ułatwienia w zakresie montażu alkomatów blokujących zapłon

5.         Ostrzeganie o senności i spadku uwagi kierowcy.

6.         Zaawansowany system ostrzegania o rozproszeniu uwagi kierowcy

7.         Awaryjny sygnał stopu

8.         Wykrywanie obiektów przy cofaniu

9.         Rejestrator danych na temat zdarzeń (czarna skrzynka)

Niezależnie od narzuconych wymagań, producenci od  lat wyposażają swoje pojazdy w różnego rodzaju systemy wspomagające kierowcę, gdyż według statystyk  ok. 90% wypadków i kolizji drogowych jest do pewnego stopnia wynikiem błędu ludzkiego.

Różnorodne systemy ADAS mogą realnie przyczynić się do zmniejszenia liczby wypadków spowodowanych ludzką pomyłką,  których działanie ma na celu pośrednio zapobiegać niebezpiecznym sytuacjom na drogach.

Co to jest system ADAS i jak działa?

ADAS (z ang. Advanced Driver Assistance Systems) to ogólna nazwa systemów montowanych w pojazdach, których celem jest poprawa bezpieczeństwa.  Najważniejsze z nich to te, które mają za zadanie ostrzegać kierowcę (np. rozpoznawanie znaków), wymuszać wcześniejsze działanie ( np. system awaryjnego hamowania) lub korygować działania kierowcy ( np. asystent utrzymania pasa ruchu) .

Advanced Driver Assistance Systems jest “mózgiem”, który do działania wykorzystuje sieć wszystkich czujników i sterowników, zamontowanych w pojeździe. Dzięki temu komunikacja w całym systemie jest błyskawiczna.

Najczęściej wykorzystywane czujniki w systemach ADAS:

•          Kamera multifunkcyjna

•          Radar wykorzystujący fale radiowe (zarówno dalekiego jak i krótkiego zasięgu)

•          LiDAR działający podobnie jak Radar, wykorzystujący jednak wiązki światła (laser) zamiast fal radiowych

•          Kamery wspomagania parkowania

•          Czujniki ultradźwiękowe, znane z systemów parkowania od lat

•          Kamery podczerwone do systemów wspomagania jazdy nocą (Night Vision)

•          Funkcja 5G i V2X

Kiedy konieczne jest przeprowadzenie kalibracji ADAS?

Większość czujników jest bardzo precyzyjnie ukierunkowanych i będzie wymagać kalibracji, jeśli ich pozycja zostanie w jakikolwiek sposób naruszona. Należy wziąć pod uwagę, że błędne ustawienie czujnika, nawet o ułamek milimetra lub kąt kilku minut, może spowodować, że pojazd nie będzie utrzymywał zakładanego przez producenta toru jazdy. Często nawet niewielka kolizja lub kolizja parkingowa mogą spowodować zmiany w czujnikach odpowiedzialnych za funkcje wspomagające kierowcę. Kalibracja systemów ADAS powinna następować po każdej czynności serwisowej związanej z ingerencją bezpośrednio w system np. wymiana kamery, czujnika radarowego, jak również po naprawach systemów powiązanych z ADAS np. po wymianie szyby, demontażu pasa przedniego z czujnikiem radarowym, ale również po naprawie zawieszenia wraz z geometrią kół czy zmianie rozmiaru opon. . Niestety, nie wszystkie czujniki ADAS mają możliwości autodiagnostyki, które informują kierowcę o niepoprawnym działaniu/montażu. Profesjonaliści z branży motoryzacyjnej muszą znać i przestrzegać standardów OEM dotyczących kalibracji ADAS, aby systemy ADAS pojazdu działały prawidłowo.

W Hella Gutmann prawie każdy tester z serii mega macs oferuje możliwość kalibracji czujników radarowych, laserowych czy kamery. Niektóre samochody na rynku mają systemy ADAS, które są kalibrowane dynamicznie. W przypadku tego typu kalibracji wystarczy jechać w odpowiednich warunkach, a system dostosuje się automatycznie. Wielu producentów preferuje kalibrację statyczną ze względu na dużą zależność od czynników drogowych, takich jak niekorzystne warunki pogodowe, natężenie ruchu lub nieodpowiednia infrastruktura. Do tego typu kalibracji warsztat musi dysponować odpowiednim stanowiskiem roboczymi i dodatkowym wyposażeniem. Hella Gutmann oferuje narzędzia z serii CSC-Tool. Ważną częścią tego typu wyposażenia jest tablica kalibracji kamery, która zawiera obrazy referencyjne dla każdego modelu samochodu. Kalibracja systemu przedniej kamery polega na poprawnym ustawieniu urządzenia z daną tablicą przed pojazdem i zapisaniu ustawień w sterowniku kamery. Postępy w elektronice oznaczają, że kontrolery systemowe i kamery w dzisiejszych samochodach są znacznie bardziej wydajne niż w poprzednich latach, co oznacza, że ​​mogą wykonywać coraz więcej zadań jednocześnie. Dlatego jeden lub więcej systemów kamer może być odpowiedzialnych za działanie różnych systemów ADAS.

Przegląd Czujników oraz metody ich kalibracji

Kamery za szybą czołową

Stosowane są najczęściej w automatycznym hamowaniu awaryjnym, aktywnym tempomacie, utrzymywaniu pasa ruchu, hamowaniu w ruchu miejskim, automatycznym włączaniu świateł drogowych, rozpoznawaniu znaków i dopasowywaniu wiązki świateł do warunków drogowych. Kamera zamontowana za przednią szybą rejestruje jadące z przodu i nadjeżdżające z naprzeciwka pojazdy i tak steruje reflektorami, że rzucany przez nie snop światła kończy się przed tymi pojazdami. Pozwala to na zwiększenie wynoszącego obecnie ok. 65 m zasięgu świateł mijania do nawet 200 m Ponieważ kamery są urządzeniami optycznymi, które muszą „widzieć” drogę, są one montowane na przedniej szybie w celu łatwej identyfikacji. Mogą jednak mieć różne formy i pozycje. Mogą być zintegrowane z szybą, montowane w dachu lub jako część obudowy lusterka. Niektórzy producenci samochodów, w tym Subaru i Land Rover, zwiększają głębię widzenia drogi, umieszczając dwie kamery dalej od siebie. Optyka wysokiej rozdzielczości używana w kamerach nie różni się od tych stosowanych w aparatach cyfrowych, co sprawia, że systemy ADAS są to dużej mocy mikroprocesory i algorytmy zaawansowanego przetwarzania danych. System stale zmienia obraz analogowy na format cyfrowy, a całość przetwarzana jest na odpowiednie dane, które samochód wykorzystuje do zapewnienia nam jak największego bezpieczeństwa w trakcie jego prowadzenia.

Kalibracja systemu kamer/kamery może wymagać ustawienia pojazdu na stanowisku z urządzeniem CSC Tool i odpowiednią tablicą wzorcową lub system będzie się kalibrował dynamicznie, co oznacza konieczność wykonania przejazdu samochodem w ściśle określonych warunkach drogowych (ilość znaków, pasy poziome na drodze, odpowiednia prędkość).

System kamer (kamery parkowania)

Niektóre samochody mają 360-stopniowe systemy kamer „surround”, które wykorzystują wiele małych kamer, aby pokazać, co znajduje się wokół auta. Kamery te są prostsze i mają niższą rozdzielczość niż kamery stosowane w przednich szybach, ale również wymagają kalibracji. Kamery są zwykle umieszczone w przednim zderzaku lub grillu, lusterkach wstecznych i pod klapą bagażnika. Komputer systemu sterowania zespala widok z kilku kamer, aby zapewnić płynny ogólny obraz, który jest wyświetlany na wyświetlaczu multifunkcyjnym pojazdu.

Producenci pojazdów również w tym przypadku stosują dwa różne sposoby kalibracji. Dynamiczny polegający na przeprowadzeniu przejazdu samochodem. Statyczny do przeprowadzenia którego warsztat musi być wyposażony w odpowiednie tablice referencyjne układane przed/za pojazdem, maty rozkładane po bokach pojazdu do kalibracji systemów 360 stopni a w niektórych przypadkach dodatkowe tablice referencyjne stojące za pojazdem.

Kamery termowizyjne

Asystent jazdy nocnej wyświetla obraz z kamery termowizyjnej umieszczonej za przednią szybą lub w atrapie pojazdu na tablicy wskaźników bądź ekranie sytemu multimedialnego.  Kamera termowizyjna wspomaga i rozszerza zmysł wzroku w niezwykle efektywny sposób. Pozwala dostrzec obiekty, które są daleko poza zasięgiem świateł, nawet jeśli auto posiada najbardziej zaawansowany system oświetlenia typu Matrix LED. To asystent, który faktycznie znacząco poprawia bezpieczeństwo jazdy nocą poza miastem. W obecnych generacjach systemy termowizyjne posiadają funkcję wykrywania pieszych oraz zwierząt, dzięki której na wyświetlaczu są oni podświetlani (ujmowani w ramki). Jeżeli auto wyposażone w reflektory adaptacyjne, w przypadku wykrycia w strefie przed samochodem człowieka ostrzegą go oraz kierowcę przez skierowanie na delikwenta snopu światła, które kilkukrotnie mrugnie. W przypadku zwierząt, z uwagi na nieprzewidywalność reakcji stosowane jest jedynie doświetlenie.

Do prawidłowej kalibracji kamer podczerwonych wymagana jest odpowiednia tablica referencyjna OEM, ustawiona w odpowiedniej odległości przed pojazdem

Przednie czujniki radarowe

Tempomat adaptacyjny, ostrzegający o niebezpieczeństwie kolizji i automatyczne hamowanie awaryjne są systemami ADAS, najczęściej współpracujące z przednimi czujnikami radarowymi. Radar wysyła fale radiowe,   które odbijają się od napotkanych przeszkód i na podstawie czasu odbicia  precyzyjnie rozpoznaje obiekty, ich położenie, względną prędkość i kierunek- ruchu. Czujnik radarowy z własnych obserwacji wysyła dane do sterownika regulacji odstępu, który przetwarza je, łączy i wykorzystuje. Czujniki radarowe są zwykle montowane w przednim zderzaku, osłonie chłodnicy lub za nimi. Fale radiowe mogą przenikać przez szklane i plastikowe osłony zderzaków lub materiał kratki, a sam czujnik zwykle ma osłonę, która chroni go przed kamieniami i innymi odpadami drogowymi. Często ustalenie istnienia takich systemów jest trudne ze względu na sposób instalacji i lokalizację samych czujników.

            Podobnie jak w przypadku kamer, producenci stosują dwie metody kalibracji, statyczną do której wymagane jest odpowiednie wyposażenie (tablica kalibracyjna z regulacją pochylenia do symulowania przyspieszania, jazdy ze stałą prędkością oraz hamowania pojazdu) oraz metodę dynamiczną przeprowadzając jazdę samochodem w określonych warunkach

Czujniki radarowe narożne

Systemy ostrzegania przed kolizją boczną, monitorowanie martwego pola lub system manewrowania pojazdem wykorzystują czujniki radarowe montowane w przednim lub  tylnym zderzaku. System czujników może ostrzegać o zagrożeniu za pojazdem podczas wyjeżdżania tyłem z miejsca parkingowego lub ostrzegać podczas wysiadania z samochodu, aby nie otwierać drzwi bocznych gdy pojazd jest zaparkowany na chodniku równolegle do jezdni po której poruszają się samochody.
 Ze względu na potencjalne zakłócenia większość producentów samochodów nie zezwala na naprawy zderzaków, zespołów komponentów, w których znajdują się czujniki radarowe. Ważna dla prawidłowego działania jest również grubość powłoki lakierniczej.

Podobnie jak w przypadku radarów przednich, kalibracja tylnych czujników radarowych ADAS jest statyczna, dynamiczna lub obejmuję połączenie obydwu metod. W zależności od modelu OEM i roku modelowego istnieje wiele różnych procedur kalibracji tylnych czujników radarowych, z których wszystkie wymagają testera diagnostycznego, urządzeń pomiarowych i innego wyposażenia. Do przeprowadzenia kalibracji statycznej może być potrzebna mata kalibracyjna, reflektor narożny lub urządzenie wykorzystujące efekt dopplera.

Czujniki ultradźwiękowe

Czujniki ultradźwiękowe są stosowane głównie w systemach wspomagania parkowania. Są montowane na przednim lub tylnym zderzaku, wykorzystują odbicie fal dźwiękowych o wysokiej częstotliwości (w sposób podobny do radaru) do wykrywania osób, samochodów i innych obiektów znajdujących się w pobliżu pojazdu. Ten typ czujnika stosowany jest w niektórych pojazdach jako system automatycznego parkowania oraz może być wykorzystany jako dodatkowy czujnik w systemach monitorowania martwego pola.

Nie wszystkie czujniki ADAS są nawet przeznaczone do kalibracji. Na przykład sonarowe/ultradźwiękowe czujniki parkowania nie zawsze wymagają kalibracji. Jednakże, ponieważ są one osadzone w zderzaku, konieczna może być wymiana uszkodzonego zderzaka na nowy.

LiDAR

Light Detection and Ranging. Czujniki stosowane np. w Audi montowane w  przedniej atrapie, bądź spotykane w autach marki Toyota lub Volvo umieszczone za szybą czołową. Ogólną zasadę działania można porównać do zasady czujnika radarowego  zamiast fal radarowych emitowane są wiązki laserowe,  które odbijają się, gdy uderzają w inne przedmioty. Wyznaczenie odległości obiektu jest możliwe poprzez określenie czasu pracy od emisji do odbioru odbitych wiązek. Przewagą Lidaru nad radarem jest to, że może on zbudować dokładny monochromatyczny obraz 3D obiektów. 

Czujniki lidarowe w niektórych modelach pojazdów są kalibrowane automatycznie przy kalibracji kamery, jednakże w przypadku koncernu Audi, wymagana jest, jak w przypadku radarów odpowiednia tablica referencyjna do kalibracji statycznej.

5G i V2X

Ta nowa funkcja 5G ADAS zapewnia komunikację między pojazdem a innymi pojazdami lub pieszymi ze zwiększoną niezawodnością i mniejszym opóźnieniem, ogólnie określaną jako V2X. Obecnie miliony pojazdów łączą się z sieciami komórkowymi w celu nawigacji w czasie rzeczywistym. Ten system ulepszy istniejące metody i sieć komórkową, aby poprawić świadomość sytuacyjną, kontrolę lub zasugerować dostosowanie prędkości w celu uwzględnienia korków ulicznych oraz zapewnić aktualizacje map GPS w czasie rzeczywistym. V2X jest niezbędny do obsługi bezprzewodowych aktualizacji oprogramowania dla szerokiej gamy systemów opartych na oprogramowaniu w samochodach, od aktualizacji map, przez poprawki błędów, po aktualizacje zabezpieczeń i nie tylko.

Samochody, które są w pełni autonomiczne jeszcze do niedawna były przedmiotem science fiction i ciężko było sobie wyobrazić pojazdy o takich możliwościach. Wdrożenie systemów ADAS pozwoliło jednak na zmianę zwykłego pojazdu w niemalże “inteligentne”, w pełni samodzielne auto, w którym kierowca nie jest już niezbędny podczas podróży. Mnogość funkcji jakie wykonują systemy ADAS wymusza zastosowanie wielu rodzajów czujników, które przekazują informację o otoczeniu do sterownika, który zarządza odpowiednimi elementami wykonawczymi aktywując np. hamulec awaryjny.

Technologia czujników ADAS to ekscytująca innowacja, lecz należy pamiętać, że bez kalibracji systemy ADAS pojazdu mogą nie działać lub nawet działać nieprawidłowo — inicjując ostrzeżenia, hamując lub kierując zbyt wcześnie lub zbyt późno. Stąd też czołowe firmy z branży, do których należy Hella zostawia konkurencję w tyle i zapewniają swoim klientom odpowiednie produkty i niezbędny „know how” w zakresie kalibracji i obsługi systemów ADAS.