Sensores de radar en sistemas de asistencia a la conducción
Asistente de cambio de carril
Aquí encontrará información muy útil, así como prácticas recomendaciones relacionadas con el asistente de cambio de carril y con el asistente de ángulo muerto.
Dentro del desarrollo de los sistemas de asistencia al conductor, cuyo fin es evitar accidentes, cada vez es mayor el interés por los sensores de radar de los sistemas de asistencia aplicados a la zona trasera. Cada vez más modelos van equipados de serie con este tipo de sensores. Por este motivo, la diagnosis y la reparación se está convirtiendo poco a poco en un asunto primordial no sólo para los talleres de los concesionarios, sino también para los talleres independientes. En este documento queremos ocuparnos especialmente de los sensores de radar para aplicaciones en la parte trasera y su empleo en el sistema de asistencia a la conducción llamado "asistente de cambio de carril".
Indicación de seguridad importante
La siguiente información técnica y consejos prácticos han sido elaborados por HELLA con el fin de ayudar de forma profesional a los talleres de vehículos en su trabajo diario. La información facilitada en esta página web está pensada solamente para personal debidamente cualificado y con formación específica.
ÍNDICE DE CONTENIDO
SENSORES DE RADAR EN SISTEMAS DE ASISTENCIA AL CONDUCTOR: CONOCIMIENTOS PRÁCTICOS
Cada vez más sistemas de asistencia, cuya finalidad es proporcionar ayuda al conductor, van equipados con sensores de radar. La ventaja de esta técnica es que los sensores de radar son capaces de conseguir un resultado de medición muy preciso sin verse afectados por las condiciones meteorológicas. El concepto de "Radar" se asocia principalmente a la aviación o a la navegación. Estos sistemas llevan años establecidos en estos dos sectores, y su calidad ya ha sido claramente probada. "Radar" es una abreviatura de "Radio Detection and Ranging" y significa, haciendo una traducción libre, "Ubicación remota y medición de la distancia".
Para explicar su funcionamiento de una manera somera se puede decir que el aparato de radar envía ondas electromagnéticas a la velocidad de la luz, lo que se conoce como señales primarias. Cuando estas ondas llegan hasta un objeto, se reflejan como si fueran un eco (señales secundarias), y es cuando el sistema las recibe y las evalúa. En la electrónica de evaluación del sistema se determina entonces la dirección, la distancia y la velocidad.
Aplicación en el sector del automóvil
En los distintos sistemas de asistencia al conductor, los sensores de radar se emplean para medir la distancia en la zona delantera y trasera del vehículo.
Los sensores de radar para aplicaciones en la zona delantera, como la regulación adaptativa de la velocidad de conducción ACC (Adaptive Cruise Control), ya pueden encontrarse desde hace años en distintos vehículos.
Dentro del desarrollo de los sistemas de asistencia al conductor, cuyo fin es evitar accidentes, cada vez es mayor el interés por los sensores de radar de los sistemas de asistencia aplicados a la zona trasera. Cada vez más modelos van equipados de serie con este tipo de sensores. Por este motivo, la diagnosis y la reparación se está convirtiendo poco a poco en un asunto primordial no sólo para los talleres de los concesionarios, sino también para los talleres independientes.
Los sistemas de asistencia sirven de ayuda al conductor. Para ello se emplean distintas tecnologías.
SISTEMAS DE ASISTENCIA AL CONDUCTOR: SENSORES DE RADAR 24 GHZ DE HELLA: FUNDAMENTOS
Desde hace más de una década, HELLA fabrica sensores de radar para un ancho de banda de 24 GHz. Ya en 2005, HELLA introdujo la primera generación de sensores de radar de 24 GHz en la producción en serie. Los sensores se emplean en algunas funciones estándar bastante extendidas, como p.ej. la detección del ángulo muerto, el asistente de cambio de carril o la ayuda al aparcamiento.
Un sensor de radar registra la información relacionada con la velocidad, los ángulos y las distancias con respecto a los objetos que se encuentran hasta a 70 m detrás del vehículo, y evalúa dicha información. Para ello se emplea, desde la primera generación de sensores, el principio de modulación LFMSK (Linear Frequency Modulation Shift Keying).
Con la ayuda de este principio puede registrarse y determinarse la distancia y la velocidad relativa de distintos objetivos con una sola señal (Chirp), cuya frecuencia se modifica temporalmente.
En la tercera generación de radares se emplea una variante avanzada de FM en la que el ancho de banda de la modulación está limitada a 200 MHz como máximo. El sistema trabaja con una potencia media de transmisión de 13 dBm (EIRP) en una banda de frecuencia de entre 24,05 y 24,25 GHz. La resolución resultante en cuanto a la ubicación es de 0,75 m, y es idónea para las funciones necesarias en la parte trasera del vehículo. El procedimiento del monopulso es el que se emplea en este caso para determinar los ángulos. Basándose en un planteamiento específico de procesamiento de señales, el sistema lleva a cabo una comparativa de las distintas fases de las reflexiones del radar a través de diferentes modos de recepción.
En la cuarta generación de sensores de radar se ha integrado otra función relacionada con la seguridad: El asistente de descenso del vehículo. Gracias a esta función pueden detectarse a tiempo algunas situaciones peligrosas, como los vehículos que circulen cerca de nosotros, ya que avisa a los ocupantes antes de que desciendan del vehículo.
| DATOS TÉCNICOS | |
|---|---|
| Principio de medición | LFMSK (Linear Frequency Modulation Shift Keying-Verfahren) |
| Rango de frecuencia | 24,15 GHz/ISM |
| Ancho de banda | <= 200 MHz/ISM |
| Potencia de transmisión | <= +20 dBm de alta potencia, EIRP |
| Ciclo fijo | 1,5 m a 200 MHz OBW |
| Medición de la velocidad Intervalo de velocidad relativa |
de -70 m/s a +70 m/s |
| Rango de registro – Acimut | 165° |
Dependiendo de la generación del sensor pueden integrarse las siguientes aplicaciones:
SISTEMAS DE ASISTENCIA AL CONDUCTOR: EL ASISTENTE DE CAMBIO DE CARRIL: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN
Una innovación técnica dentro de los sistemas de asistencia al conductor es el asistente de cambio de carril. Este asistente informa al conductor sobre posibles fallos a la hora de cambiar de carril en una carretera que tenga varios carriles y sirve, por tanto, para evitar accidentes, lo que contribuye enormemente para aumentar la seguridad en la carretera.
En el siguiente ejemplo veremos representada la información relacionada con el sistema de asistencia al conductor en un Audi equipado con la función "Audi Side Assist".
Unidades de control
El asistente de cambio de carril se compone de una unidad de control maestra y otra unidad de control esclava, ambas iguales en cuanto a su estructura. Junto con el sensor de radar integrado, las dos unidades de control conforman un componente independiente. En la parte superior del sensor de radar se encuentra la unidad de control provista de una tapa de plástico. Esta tapa, también llamada "radomo", está formada por un material especial que deja atravesar de manera óptima las ondas del radar.
La unidad de control "maestra" (1) va montada tras el parachoques, en la zona izquierda, y la unidad de control "esclava" (2) también se sitúa tras el parachoques, pero en la zona derecha.
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Pilotos de advertencia
Además, el sistema se compone de 4 pilotos de advertencia LED, que van integrados en cada una de las carcasas de los espejos retrovisores derecho e izquierdo.
Interruptor de encendido/apagado
En la parte superior izquierda delantera del revestimiento de la puerta, en la cubierta, se encuentra un interruptor que activa o desactiva la función del asistente de cambio de carril.
Esta función queda señalizada mediante un piloto de control LED integrado en el interruptor. El sistema almacena el último ajuste utilizado y lo mantiene cuando se arranca de nuevo el vehículo.
Descripción de la función del asistente de cambio de carril
El asistente de cambio de carril "Side Assist" se pone en marcha a partir de los 30 km/h. La zona de registro (A) del sensor de radar abarca aprox. 50 m por detrás del vehículo y unos 3,60 m (B) a los lados.
El sistema supervisa el estado del tráfico en la zona trasera y en los laterales del vehículo con la ayuda de los sensores de radar. La zona vigilada comprende los lugares no visibles para el conductor, como la zona del ángulo muerto, tanto en el lateral del conductor como en el lateral del acompañante.
Si un vehículo se sitúa en la zona vigilada y se procede a realizar un cambio de carril, el conductor recibe un aviso al encenderse el indicador LED del espejo retrovisor derecho o izquierdo. La intensidad de la potencia lumínica del indicador es baja, con el fin de no distraer al conductor innecesariamente. Si en esta situación el conductor activa el intermitente mediante la palanca del intermitente para realizar un cambio de carril, el conductor recibe un aviso, ya que se enciende de modo muy intenso el piloto de advertencia situado en el espejo retrovisor izquierdo o derecho según el caso.
Si el sistema detecta un vehículo, la unidad de control correspondiente calcula simultáneamente el tiempo que falta para una posible colisión. Gracias a este cálculo, el sistema es capaz de diferenciar entre aquellos vehículos que se acercan, aquellos que circulan de manera simultánea al nuestro y aquellos que vamos dejando atrás.
La zona de registro (A) del sensor de radar abarca aprox. 50 m por detrás del vehículo y unos 3,60 m (B) a los lados.
COMUNICACIÓN Y CONEXIÓN CON EL SISTEMA: VISIÓN GENERAL
Para poder calcular una posible situación de peligro y poder informar al conductor, el asistente de cambio de carril necesita mucha información. La unidad de control consigue la información necesaria a través de distintas fuentes.
La unidad de control maestra y la esclava se comunican mediante un bus de datos CAN de gran velocidad. El intercambio de datos tiene lugar a una velocidad de transmisión de 500 kBit/s. Para otro tipo de comunicación del vehículo, la unidad de control maestra se comunica con la interfaz de diagnosis, con el fin de intercambiar información con otros usuarios bus.
Comunicación y conexión con el sistema del asistente de cambio de carril
| Unidad | Información |
|---|---|
| Unidad de control en el panel de conexión | Información óptica y acústica para el conductor a través de las interferencias que surjan |
| Sensor de luz y lluvia | Informa a la unidad de control maestra sobre la luminosidad actual del entorno para ajustar el piloto de advertencia |
| Unidad de control ABS | Información a través de la velocidad de las ruedas y de la proporción de giro |
| Unidad de control de detección del remolque | Información de asistencia con remolque |
| Pulsador de asistente de cambio de carril | Información sobre asistente de cambio de carril "encendido o apagado" |
| Unidad central de control de confort |
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| Unidad de control de autorización para el arranque | Información sobre acceso y autorización para el arranque e información de la llave |
| Unidad de control del indicador y unidad de mando | Necesidad del conductor sobre "Luminosidad del piloto de advertencia" |
Información para el conductor en el tablero de instrumentos:
En caso de desconexión del sistema aparecerán las siguientes indicaciones en la pantalla del tablero de instrumentos:
| Instrucciones en la pantalla | Causa |
|---|---|
| Audi Side Assist no disponible: Sensores bloqueados | La zona de servicio o la visibilidad de los sensores está bloqueada por un portabicicletas u objeto similar. |
| Audi Side Assist: Alteraciones en el sistema | Debido a un fallo en el sensor, el sistema no puede garantizar un funcionamiento seguro y se desconectará. |
| Audi Side Assist: No disponible por el momento | Desconexión temporal debido a un fallo en la batería o un estado de carga deficiente. |
| Audi Side Assist: No disponible en el funcionamiento con remolque | Se ha detectado el remolque. |
Delimitaciones en su funcionamiento
El sistema de radar se ha desarrollado de manera que se cubren todas las situaciones de conducción posibles dentro de un carril normal de carretera con un carril a la izquierda y otro a la derecha. Sin embargo, el sistema podría encender en determinados casos el piloto de advertencia del espejo, a pesar de que no hubiera ningún vehículo en la zona de detección de cambio de carril.
Esto podría suceder en las siguientes situaciones en opinión del fabricante del vehículo:
- Cuando el conductor circule cerca del arcén en carreteras muy estrechas y otros vehículos circulen por otro carril
- En una curva muy cerrada, el sistema puede reaccionar ante un vehículo que se encuentre dos carriles más allá
- Puede reaccionar ante vallas quitamiedos muy altas o fuera de lugar, o también ante otros objetos
- Delimitaciones de su funcionamiento debido a malas condiciones meteorológicas
NOTA
Para que el asistente de cambio de carril funcione perfectamente, el paragolpes no puede quedar tapado en la zona de los sensores de radar. Además, en invierno esta zona debe permanecer siempre libre de nieve y de hielo.
INSTRUCCIONES DE DIAGNOSIS Y DE REPARACIÓN DEL ASISTENTE DE CAMBIO DE CARRIL: VÍDEO
Tareas de reparación de un sensor de radar / Audi Side Assist
En este vídeo le mostramos instrucciones de diagnosis y reparación relacionadas con el sistema de asistencia a la conducción "Asistente de cambio de carril".
03:41 min.
TAREAS DE REPARACIÓN EN EL ASISTENTE DE CAMBIO DE CARRIL: DIAGNOSIS
Diagnosis
Las funciones del sistema del asistente de cambio de carril son supervisadas continuamente. Los fallos que puedan surgir se almacenan en la memoria de averías de la unidad de control y pueden consultarse con un equipo de diagnosis adecuado. Dependiendo del sistema también se pueden mostrar otros parámetros y se puede iniciar la búsqueda de fallos.
Dentro de las tareas propias de la búsqueda de fallos, las siguientes funciones de diagnosis pueden resultar de gran ayuda:
Código de avería
A través de esta función pueden consultarse y borrarse los códigos de avería almacenados en la memoria de averías. Además, también puede consultarse información relacionada con los códigos de avería.
Leer los parámetros
A través de esta función se muestran los valores medidos actuales de la unidad de control.
Comprobar los actuadores
- Activación de los componentes por medio de la unidad de control de los sistemas electrónicos
- Revisión de las funciones básicas y conexión de los cables de los componentes
Codificación
- En esta función pueden conectarse al sistema componentes nuevos o funciones adicionales, o éstas también pueden codificarse.
- Codificación de los reguladores o de las unidades de control tras haberlos sustituido en el vehículo
Identificación de la unidad de control
En este caso puede consultarse información específica sobre el sistema y sobre la unidad de control
NOTA
Las distintas posibilidades de diagnosis se han representado aquí a modo de ejemplo por medio de un equipo de diagnosis mega macs 66. Cada configuración del sistema de la unidad de control determina la diversidad y los detalles de su funcionamiento.
Calibración
Para poder garantizar un funcionamiento seguro del asistente de cambio de carril, éste deberá ajustarse en los siguientes casos:
- Cuando se sustituya una o varias unidades de control
- Cuando se realicen tareas de reparación en el carrocería, en la zona trasera
- Cuando se lleve a cabo un cambio en la situación del parachoques trasero
- Cuando se modifique la situación de montaje de las unidades de control debido a tareas de montaje o desmontaje
Para calibrar un sistema se necesita, además de un equipo de diagnosis un generador Doppler y una tabla de calibración. Según instrucciones del fabricante del vehículo, los aparatos de comprobación deberán situarse detrás del vehículo. El generador Doppler simula un objeto en movimiento. El equipo de diagnosis inicia el proceso de calibración y se realiza según los pasos de trabajo prescritos. Dentro de este proceso totalmente automatizado, la unidad de control detecta los valores de corrección necesarios según la posición nominal y la posición actual.
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