O kompaniji
77
Iskustva
39
Plate
Poslovi
Continental logo

Continental

4.2
07.11.2022.

Radari i kamere za detekciju biciklista i pešaka

Helloworld

Prema podacima Svetske Zdravstvene Organizacije, svake godine više od 1.3 miliona ljudi godišnje nastrada u saobraćajnim nezgodama. Više od polovine pripada najranjivijoj grupi učesnika u saobraćaju: pešacima, bicklistima i motociklistima. Uz ovo između 20 i 50 miliona ljudi godišnje bude povređeno ili za posledicu saobraćajne nezgode ima trajni invaliditet 1.

Imajući u vidu ovaj problem, Ujedinjene Nacije su postavile cilj da se broj saobraćajnih nezgoda sa tragičnim ishodom prepolovi do 2030. godine. Kako bi se ovo ostvarilo, moraju se poboljšati svi činioci vezani za saobraćaj- što znači da se moraju napraviti bezbedniji putevi, prilagoditi ograničenja brzine, povećati bezbedonosni sistemi u vozilima i edukovati svi učesnici u saobraćaju. Takođe važno je bilo prepoznati ljudsku ranjivost i prema tome dizajnirati sistem da je sposoban da prepozna, umanji ili otkloni ljudske greške. Ovo je pogotovo važno kada imamo u vidu rast učesnika u saobraćaju, a posebno usled svakodnevnog povećanja broja vozila.

Tehnologija kao rešenje

O viziji budućnosti bez saobraćajnih nezgoda ne možemo razmišljati a da tu ne uključimo i aspekte autonomne vožnje, pametnih vozila i pametnih gradova. Međusobno povezivanje različitih elemenata tehnologije i vidova mobilnosti iznedrio je Smart Mobility - disciplinu čija je svrha da redizajnira ideju transportne infrastrukture kakvu danas poznajemo u privatnoj i komercialnoj upotrebi. Ovo se ne odnosi samo na tradicionalnu upotrebu motornih i električnih vozila i sistema javnog prevoza, već na potpuno nov pogled na transport ljudi i robe, kao i razvoj novih vidova prevoza poput usluga deljenja vožnje ili deljenja automobila.

Da li vam deljenje vožnje/automobila zvuči poznato? To je zato što je to budućnost koja se polako već dešava! Razlog tome jeste eliminacija i zabrinutost oko zagađenja izazvanog saobraćajem, gubitak vremena i produktivnost. Smart mobility kao ekosistem, u svojoj definiciji sadrži širok spektar alternativnih načina prevoza, razmene informacija između vozila, pametnog upravljanja komercijalnim flotama kao i dinamičkim upravljanjem saobraćajem u cilju sprečavanja nastanka saobraćajnih gužvi na različitim mestima. Osnovni principi ovog pristupa podrazumevaju niz ciljeva:

Integracija Smart mobility rešenja sa modernom urbanom infrastrukturom nije nova ideja, ali trenutak kada će svet videti prvi pravi pametni grad nikad nije delovao bliži. Uz današnji eksponencijalni rast tehnološkog razvoja verujemo da je realizacija ove vizije par raskrsnica ispred nas.

Tehnologija koja spašava živote

Moderna vozila poseduju različite pomoćne i bezbedonosne elektronske sisteme poput adaptivnog tempomata, sistema za prepoznavanje saobraćajnih znakova, održavanja vozila u kolovoznoj traci ili autonomnog kočenja u vanrednim situacijama. Svaki od ovih sistema doprinosi bezbednijem saobraćaju. Poslednji od nabrojanih sistema pomaže upozoravajući vozača i upravljajući automatskim kočenjem pre nego što do nezgode dođe. Kako bi jedan ovakav sistem mogao da prepozna potencijalno opasnu situaciju, on mora da „vidi“ i razume svoju okolinu. Sistem uz pomoć svojih čula, odnosno, različitih senzora prikuplja, i obrađuje podatke, te kreira objedinjenu sliku sveta koji ga okružuje. Iz razloga što svaki od senzora ima svoja ograničenja po pitanju performansi, spoj informacija je neophodan kako bi se ostvario visok stepen sigurnosti. Najvažnije ćemo objasniti!

1. Radari

U savremenoj automobilskoj industriji detekcija objekata uz pomoć radara raste iz godine u godinu. Iako je radarska tehnologija smišljena početkom prošlog veka, uglavnom je bila rezervisana za vojni i vazdušni saobraćaj dugi niz godina. Prva primena radara u automobilskoj industriji je bila tokom devedesetih godina prošlog veka u sistemu adaptivnog tempomata (Adaptive Cruise Control) od strane Tojote, BMW-a i Mercedesa. Od tog trenutka radarska tehnologija je postala jeftinija i lakša za proizvodnju zbog razvoja poluprovodničkih tehnologija i razvoja materijala. Ipak, vredi pitati: Zašto radari?

Radar je uređaj koji koristi elektromagnetne talase za određivanje postojanja i lokacije objekata, oslanjajući se na snagu primljenih reflektovanih talasa. Termin RADAR je akronim za Radio Detection And Ranging. Kada govorimo o radarima koji čija je primena u automobilskoj industriji, danas je njihov frekventni raspon u opsegu od 25 GHz do 100GHz, ali je tendecija ka pomeranju frekvencije preko 100GHz aktivna tema istraživanja i razvoja.

Kao što smo napomenuli, osnovna funkcija radara je da detektuje, locira i u mnogim slučajevima prati objekte od interesa. U našoj primeni, ovi objekti od interesa su vozila, pešaci, biciklisti, motociklisti i drugi učesnici ili prepreke koji se nalaze u okruženju ili na putanji vozila, a radar je zadužen za njihovu detekciju i klasifikaciju. Neke od prednosti radara su:

1. merenje relativne brzine objekta koji se prati na putu, u jednom merenju; 2. merenje distance i ugla (samim tim i pozicije) praćenog objekta; 3. merenje poprečnog preseka objekta (RCS-radar cross section), koji pomaže da se razume koja je veličina objekta a samim tim i koji je tip objekta; 4. dobre performanse u uslovima smanjene vidljivosti (magla, kiša, sneg itd); 5. dobre performanse u različitim svetlosnim uslovima (dan, noć, zora, suton itd); 6. raznovrsnost primene - zavisno od frekventnog spektra radari mogu da pokrivaju različite uglove, brzine i vrste objekata; 7. niska cena proizvodnje čini njihovu implementaciju isplativom i uz više različitih senzora možemo pokriti polje od 360° i time otkloniti mogućnost da neki objekat ostane u „mrtvom uglu“.

Generalno, radar se sastoji od tri glavna podsistema: predajnika, prijemnika i podsistema za obradu signala. Antena služi kao elektromagnetni interfejs ka okolini. Predajnički podsistem funkcioniše kao izvor signala i domet radara uglavnom zavisi od njegovog dizajna.

Pojednostavnjena šema radara

2. Kamere

Pored radara u cilju prepoznavanja okruženja koristimo i različite kamere koje služe za prikupljanje onih informacija koje radar nije u mogućnosti da detektuje poput saobraćajne signalizacije na putevima, prepoznavanja objekata i drugih elemenata koji se mogu izvući iz vizuelnog pregleda okoline. Ovog puta se nećemo osvrtati na kamere koje se koriste za vožnju u nazad ili kamera koje služe za vizuelni prikaz okoline vozila (360° FoV) ili kao pomoć pri parkiranju, već o frontalno usmerenoj multifunkcionalnoj kameri.

Ova kamera je esencijalni deo vizije o autonomnim vozilima i samim tim bitan deo ADAS-a 2. Visoka procesna moć i napredni algoritmi za obradu slike sa metodama učenja omogućavaju ovim kamerama sveobuhvatnu interpretaciju okoline i pouzdanu detekciju objekata. Neophodna je u sistemima za kočenje u vanrednim situacijama, održavanje kolovozne trake, prepoznavanje saobraćajnih znakova i u isto vreme prepoznavanje prepreka ili netipičnog ponašanja ostalih učesnika u saobraćaju.

Prepoznavanje situacije i brza reakcija su kritični u situacijama kada je potrebno iznenadno kočenje. U urbanim sredinama u slučajevima nepropisnog stupanja pešaka na kolovoz, kasna reakcija može dovesti do fatalnih posledica. Srećom, ovde sistem za kočenje u vanrednim situacijama pravovremenom reakcijom može smanjiti verovatnoću da do ovakve nezgode dođe.

Izvor:euroncap

Organizacija Euro NCAP predviđa širok spektar testova za vozila sa ugrađenim ADAS-om. Na sledećim slikama je ilustrovano kako multifunkcionalna kamera radi u sistemu za održavanje kolovozne trake.

Kamera prati ivice puta kao i oznake kolovozne trake kojim se vozilo kreće.

Radi povećane sigurnosti, algoritam uvek upoređuje dva nezavisna izvora informacija, kako bi potvrdio da se radi o scenariju napuštanja puta odnosno kolovozne trake.

Zatim, algoritam detektuje da li vozilo prelazi obeležene linije i približava se ivici puta i shodno tome reaguje i vraća vozilo u okvire kolovozne trake.

Pored ovih sistema, multifunkcionalne kamere se koriste još i u sistemima za upravljanje dugim svetlima. Ovaj pametni sistem upravlja LED prednjim svetlima kako bi ne bi smo ometali druge učesnike u saobraćaju. On se ne ograničava samo na upravljanje “dugim” i “kratkim” svetlima, već upravlja pojedinačnim diodama i vozila ispred nas drži u senci, dok ostatak puta osvetljava.

Kako se obezbeđuje kvalitet kamera?

Da bi se osigurao kvalitet ovih sistema dosta truda se ulaže u čitav process razvoja, od skice do ugradnje uređaja u vozilo. Provera ponašanja u različitim uslovima je veoma važna kako se ne bi izostavio ni jedan mogući scenario. Testiranje uređaja u razvojnom centru započinje u ranoj fazi, što ispunjava visoke zahteve namene i pomaže blagovremenom otklanjanju svih uočenih nedostataka. Analitički pristup i dobro struktuirani procesi su neophodni za rešavanje tehničkih izazova koje svakodnevni zadaci nose.

Kod ovako kompleksnih sistema testiranje funkcionalnosti uglavnom obavljaju timovi ljudi, koji prate razvojni proces kroz sve njegove faze. Timovi su podeljeni po disciplinama odnosno načinima na koji proveravaju funkcionalnosti uređaja. Testira se kompletan uređaj, njegov softver i hardver, proveravaju se funkcionalnosti, brzina odziva, kao i robustnost uređaja, odnosno otpornost na elektromagnetne smetnje, naponske varijacije, kao i osetljivost uređaja na maliciozne softverske napade. Svaki tim ima detaljno razrađene planove provere, koji se zasnivaju na najnovijim zahtevima industrije i koji su usklađeni sa ASPICE standardom 3.

Da bi se testirale pojedine funkcionalnosti koje zahtevaju realistične uslove, tokom određenih faza razvoja se koriste računarske simulacije. Ove simulacije se kreću od simuliranja komunikacije sa ostalim komponentama vozila do potpunih saobraćanih simulacija koje uključuju različite scenarije. Veliki procenat automatizacije u testiranju je potreban da bi fokus ostao na važnim stvarima. Test inženjeri u svom svakodnevnom radu ažuriraju ove simulacije i sisteme automatizacije i dopunjuju ih sa novim scenarijima.

Paralelno sa testiranjem koje se vrši u prostorijama R&D centra, uređaji se testiraju i u kvalfikacionim laboratorijama i na specijalnim poligonima. U kvalifikacionim laboratorijama se u specijalnim komorama izlažu najtežim atmosferskim uslovima. Proverava se robustnost sistema na ekstremno niskim i visokim temperaturama i ponašanje prilikom promene vlažnosti vazduha. Ovo je pogotovo važno za radarske sisteme koji se ugrađuju na spoljašne delove vozila, obično skrivene ispod plastičnih odbojnika. Na specijalnim poligonima se uređaji ugrađuju na test vozila i proverava se njihovo ponašanje kada su izloženi realnom saobraćaju, kiši, blatu, magli i slično.

Kako bi se pokrili svi aspekti testiranja, potrebno je objediniti više različitih disciplina u jedan kompleksan sistem te su test timovi formirani od elektro inženjera, softver inženjera kao i mašinskih inženjera u pojedinim slučajevima. Raznovrsnost timova doprinosi boljem sagledavanju situacije a raznolikost ideja dovodi do kreiranja novih načina testiranja i veće pouzdanosti u rad uređaja.

Skraćenice

1. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/road-traffic-injuries 2. Advanced Driver Assistance Systems 3. Automotive Software Performance Improvement and Capability dEtermination (ASPICE)

Autor: Slobodan Avramović

Posetite profil kompanije Continental.

Galerija