Sensori radar nei sistemi di assistenza al conducente
Assistenza al cambio di corsia e sensori angolo cieco
Qui sono riportate nozioni utili e suggerimenti pratici in merito al sistema di assistenza al cambio di corsia o all'avviso angolo cieco.
In questi anni è cresciuto l'interesse verso i sensori radar per la parte posteriore del veicolo nell'ambito dello sviluppo di sistemi di assistenza per la prevenzione degli incidenti. Un numero sempre maggiore di veicoli viene dotato di questi sensori di serie. Possiamo dunque dedurre che la diagnosi e la riparazione dei sistemi radar siano destinate a diventare parte integrante del lavoro quotidiano non solo delle officine autorizzate ma anche di quelle indipendenti. In questo articolo desideriamo concentrare la nostra attenzione sul tema dei sensori radar per applicazioni posteriori e del loro impiego nel sistema di cambio della corsia.
Avviso importante per la sicurezza
Le informazioni tecniche e i suggerimenti pratici riportati di seguito sono stati redatti da HELLA per offrire un'assistenza professionale alle officine. Le informazioni contenute in questo sito web devono essere utilizzate esclusivamente da personale tecnico specializzato.
INDICE
SENSORI RADAR NEI SISTEMI DI ASSISTENZA AL CONDUCENTE: INFORMAZIONI UTILI
Un numero sempre maggiore di sistemi di assistenza al conducente viene dotato di sensori radar. Un vantaggio di questa tecnologia è rappresentato dal fatto che i sensori radar sono in grado di ottenere un risultato di misurazione preciso indipendentemente dalle condizioni atmosferiche. Il termine "radar" richiama da sempre il mondo dell'aeronautica e della navigazione. In quegli ambiti tali sistemi si sono evoluti e affermati. "Radar" è l'acronimo di "Radio Detection and Ranging", che, tradotto liberamente, significa "localizzazione e misurazione della distanza via radio".
Semplificando possiamo dire che un dispositivo radar invia un fascio di onde elettromagnetiche che viaggia alla velocità della luce (i cosiddetti "segnali primari"). Se queste onde incontrano un oggetto, vengono riflesse come echi (segnali secondari) e come tali recepite ed elaborate dal sistema. L'apparato elettronico di elaborazione del segnale stabilisce quindi direzione, distanza e velocità delle onde.
Impiego nel settore automobilistico
I sensori radar vengono usati per misurare le distanze in vari sistemi di assistenza al conducente per la parte anteriore e posteriore del veicolo.
I sensori radar per applicazioni frontali, come il controllo adattivo della velocità di crociera (ACC, Adaptive Cruise Control), sono già presenti da anni in diversi autoveicoli.
In questi anni è cresciuto l'interesse verso i sensori radar per la parte posteriore del veicolo nell'ambito dello sviluppo di sistemi di assistenza per la prevenzione degli incidenti. Un numero sempre maggiore di veicoli viene dotato di questi sensori di serie. Possiamo dunque dedurre che la diagnosi e la riparazione dei sistemi radar siano destinate a diventare parte integrante del lavoro quotidiano non solo delle officine autorizzate ma anche di quelle indipendenti.
I sistemi di assistenza sono di aiuto al guidatore. A tal scopo vengono utilizzate svariate tecnologie.
SENSORI RADAR HELLA A 24 GHZ: INFORMAZIONI GENERALI
Da oltre un decennio HELLA produce sensori radar per il settore della banda stretta a 24 GHz. Già nel 2005 ha iniziato la produzione in serie della prima generazione di sensori radar a 24 GHz. I sensori vengono impiegati per funzioni divenute nel frattempo standard, come il rilevamento del punto morto, l'assistente al cambio di corsia e l'assistente di uscita dal parcheggio in retromarcia.
Il sensore radar rileva i dati relativi alla velocità, all'angolazione e alla distanza di oggetti che si trovano a una distanza massima di 70 metri dal bordo posteriore del veicolo e valuta tali dati. Dalla prima generazione del dispositivo si utilizza la tecnica di modulazione LFMSK (Linear Frequency Modulation Shift Keying).
Essa consente di rilevare e stabilire la distanza e la velocità relativa di più target con un unico segnale (chirp), la cui frequenza varia in funzione del tempo.
La terza generazione di radar fa uso di una più avanzata tecnica FM, in cui la larghezza di banda del segnale modulato non supera 200 MHz. Il sistema lavora con una potenza di trasmissione media di 13 dBm (EIRP) in una banda di frequenza compresa tra 24,05 e 24,25 GHz. La risultante risoluzione spaziale di 0,75 m è adatta alle applicazioni per la parte posteriore del veicolo finora realizzate. Per la determinazione angolare si utilizza la tecnica a impulso singolo. Sulla base di approcci specifici di elaborazione del segnale, il sistema effettua un confronto di fase delle riflessioni radar sui diversi rami di ricezione.
La quarta generazione di sensori radar include un'ulteriore funzione di sicurezza: l'assistente di uscita. Tale sistema segnala ai passeggeri eventuali situazioni di pericolo, ad esempio veicoli sopraggiungenti, prima dell'uscita del veicolo.
| DATI TECNICI | |
|---|---|
| Principio di misurazione | LFMSK (Linear Frequency Modulation Shift Keying) |
| Gamma di frequenze | 24,15 GHz/ISM |
| Larghezza di banda | <= 200 MHz/ISM |
| Potenza di trasmissione | <= +20 dBm (potenza massima), EIRP |
| Tempo di ciclo | 1,5 m a 200 MHz (larghezza di banda occupata) |
| Misurazione della velocità Intervallo di velocità relativa |
Da -70 m/s a +70 m/s |
| Campo di rilevamento – Azimut | 165° |
A seconda della generazione del sensore è possibile includere le seguenti applicazioni:
ASSISTENZA AL CAMBIO DI CORSIA: STRUTTURA E FUNZIONE
Un'innovazione tecnica nell'ambito dei sistemi di assistenza al conducente. Avverte il guidatore di possibili pericoli durante il cambio di corsia su autostrade e strade a più corsie, contribuendo a evitare incidenti e ad aumentare il livello di sicurezza nel traffico stradale.
In questo paragrafo vengono riportati come esempio i dati del sistema di assistenza al conducente "Audi Side Assist".
Centraline
L'assistente al cambio di corsia si compone di una centralina master e di una centralina slave, identiche da un punto di vista strutturale. Assieme a un sensore radar integrato esse costituiscono un componente autonomo. Al di sopra del sensore radar la centralina è dotata di un coperchio in plastica. Tale coperchio, denominato "radome", è realizzato in uno speciale materiale che viene attraversato ottimamente dai raggi radar.
La centralina "master" (1) è montata dietro il paraurti sul lato sinistro, mentre la centralina "slave" (2) dietro il paraurti sul lato destro.
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Spie di allarme
Il sistema dispone anche di due spie di allarme a 4 LED integrate nelle calotte degli specchietti retrovisore esterni destro e sinistro.
Interruttore on/off
Un interruttore che consente di attivare o disattivare la funzione dell'assistenza al cambio di corsia. È integrato nel rivestimento della carrozzeria al di sopra della portiera anteriore sinistra.
Una spia a LED integrata nell'interruttore ne mostra lo stato funzionale. Il sistema memorizza l'ultimo stato impostato e lo inizializza all'avvio successivo.
Descrizione funzionale dell'assistenza al cambio di corsia
L'assistenza al cambio di corsia "Side Assist" funziona a partire da una velocità di 30 km/h. Il campo di rilevamento (A) dei sensori radar è di ca. 50 metri dietro e di ca. 3,60 metri (B) accanto al veicolo.
Il sistema monitora l'andamento del traffico dietro e accanto al veicolo con l'ausilio di sensori radar. L'area monitorata comprende anche il cosiddetto "punto cieco", ossia uno spazio non visibile al guidatore sia sul lato del conducente che su quello del passeggero.
Se un autoveicolo si trova nell'area monitorata ma non viene eseguito alcun cambio di corsia, le spie a LED degli specchietti retrovisori esterni destro e sinistro emettono una luce debole. L'intensità luminosa è bassa per non allarmare inutilmente il guidatore. Se in questa situazione il guidatore aziona la levetta dell'indicatore di direzione per effettuare un cambio di corsia, la spia dello specchietto sul lato del guidatore inizia a lampeggiare.
Se il sistema rileva la presenza di un autoveicolo, la centralina competente calcola immediatamente il tempo previsto per la collisione. Per effettuare questo calcolo il sistema distingue tra autoveicoli "in avvicinamento", "in marcia parallela" e "in allontanamento".
Il campo di rilevamento (A) dei sensori radar è di ca. 50 metri dietro e di ca. 3,60 metri (B) accanto al veicolo.
COLLEGAMENTO E COMUNICAZIONE ALL'INTERNO DEL SISTEMA DI ASSISTENZA AL CAMBIO DI CORSIA: PANORAMICA
Per calcolare i dati necessari per avvertire il guidatore di un'eventuale situazione di pericolo, il sistema di assistenza al cambio di corsia ha bisogno di numerose informazioni. La centralina riceve i dati da varie fonti.
Le centraline master e slave sono collegate tra loro attraverso un bus di dati CAN ad alta velocità dedicato. Lo scambio dei dati avviene a una velocità di trasmissione di 500 kBit/s. Per poter scambiare dati con altri dispositivi connessi al bus all'interno del veicolo, la centralina master è collegata a un'interfaccia diagnostica.
Collegamento e comunicazione all'interno del sistema dell'assistenza al cambio corsia
| Unità | Informazioni |
|---|---|
| Centralina cruscotto | Avvertimenti visivi e acustici al guidatore che segnalano malfunzionamenti insorgenti |
| Sensore pioggia e luminosità | Fornisce informazioni alla centralina master sulla luminosità ambiente misurata al fine di regolare la luce delle spie |
| Centralina ABS | Informazioni sulla velocità della ruota e sulla velocità d'imbardata |
| Centralina riconoscimento rimorchio | Informazioni sul funzionamento con rimorchio |
| Interruttore sistema di mantenimento della corsia | Informazioni sul sistema di mantenimento della corsia on/off |
| Centralina principale comfort |
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| Centralina messa in moto | Informazioni sull'autorizzazione di accesso e messa in moto e dati sulla chiave |
| Centralina unità di comando e visualizzazione | Funzione di regolazione della luminosità delle spie da parte del guidatore |
Avvisi al conducente visualizzati nello strumento plurindicatore
In caso di arresto del sistema il display dello strumento plurindicatore visualizza i seguenti avvisi:
| Indicazioni sul display | Causa |
|---|---|
| Audi Side Assist non disponibile: sensori bloccati | Il campo di rilevamento dei sensori è bloccato da un portabici o apparecchio simile. |
| Audi Side Assist: anomalia del sistema | Se un sensore è difettoso, il sistema non può garantire un funzionamento sicuro e si spegne. |
| Audi Side Assist: attualmente non disponibile | Disattivazione temporanea dovuta a una batteria difettosa o a uno stato di carica troppo basso. |
| Audi Side Assist: non disponibile in modalità con rimorchio | Funzionamento con rimorchio riconosciuto. |
Limiti funzionali
Il sistema radar è concepito in modo tale da coprire tutte le situazioni di guida su corsie di larghezza standard con una corsia di marcia sinistra e una corsia di marcia destra. In alcuni casi può succedere tuttavia che il sistema attivi la spia di allarme dello specchietto sebbene non sia presente alcun veicolo nello spazio riconosciuto come critico per il cambio di corsia.
Alcune situazioni citate dal costruttore del veicolo a modo di esempio:
- Il guidatore viaggia molto vicino al ciglio di una strada stretta, mentre il sistema è programmato per rilevare veicoli che viaggiano su corsie di marcia più ampie
- In percorsi a curve strette il sistema può reagire alla presenza di un veicolo che viaggia sulla corsia di marcia accanto a quella attigua
- Il sistema reagisce a guardrail o altri oggetti posizionati troppo in alto o spostati
- Limiti funzionali dovuti a pessime condizioni atmosferiche
NOTA
Per garantire un corretto funzionamento dell'assistenza al cambio di corsia, occorre evitare di coprire il paraurti con adesivi o altri rivestimenti nell'area occupata dai sensori radar. Nei mesi invernali è inoltre necessario tenere libere queste aree da ghiaccio e neve.
ISTRUZIONI DI DIAGNOSI E RIPARAZIONE PER L'ASSISTENZA AL CAMBIO DI CORSIA: VIDEO
Interventi di manutenzione al sensore radar - Audi Side Assist
Questo video illustra le istruzioni di diagnosi e riparazione per il sistema di assistenza al cambio di corsia.
03:41 min
INTERVENTI DI MANUTENZIONE ALL'ASSISTENTE AL CAMBIO CORSIA: DIAGNOSI
Diagnosi
Le funzioni del sistema di assistenza al cambio di corsia vengono tenute costantemente monitorate. Eventuali errori vengono registrati nella memoria guasti della centralina e possono essere scambiati con un dispositivo diagnostico adeguato. A seconda del sistema è possibile visualizzare dei parametri aggiuntivi e utilizzarli per la ricerca guasti.
Durante una ricerca guasti è possibile utilizzare le seguenti funzioni diagnostiche:
Codice di guasto
In questa modalità è possibile leggere e cancellare i codici di guasto memorizzati nella memoria guasti. È possibile inoltre richiamare informazioni sul codice di guasto.
Lettura dei parametri
Questa modalità consente di visualizzare i valori di misurazione attuali della centralina.
Esecuzione di un test dell'attuatore
- Attivazione del componente mediante la centralina nei sistemi elettronici
- Verifica del funzionamento base e collegamento del componente via cavo
Codifica
- In questa modalità è possibile attivare o codificare nuovi componenti o funzioni aggiuntive all'interno del sistema.
- Codifica di attuatori o centraline dopo la loro sostituzione all'interno del veicolo
Identificazione delle centraline
In questa modalità è possibile richiamare particolari dati di sistema e sulle centraline.
NOTA
Le varie opzioni diagnostiche sono state esposte prendendo come esempio il dispositivo diagnostico mega macs 66. La profondità di analisi e la varietà di funzioni dipendono dalla configurazione di sistema della centralina.
Calibrazione
Per garantire un funzionamento sicuro del sistema di assistenza al cambio di corsia, è necessario regolarlo dopo i seguenti interventi:
- Dopo la sostituzione di una o entrambe le centraline
- Quando si eseguono dei lavori di riparazione alla carrozzeria sul retro del veicolo
- Quando viene modificata la posizione del paraurti posteriore
- Quando si modifica la posizione delle centraline smontandole e rimontandole
Per calibrare il sistema occorre dotarsi, oltre che di un dispositivo diagnostico, di un generatore Doppler e di un pannello di calibrazione. Questi strumenti di verifica devono essere orientati dietro il veicolo seguendo le indicazioni fornite dal costruttore del veicolo. Il generatore Doppler simula un oggetto in movimento. Il processo di calibrazione viene avviato dal dispositivo diagnostico e condotto in base alle sequenze di lavoro previste. In questo processo interamente automatico la centralina riconosce i valori di correzione necessari, confrontando la posizione reale con quella nominale, e li memorizza per le future misurazioni della distanza.
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