Sensori ZF per una guida autonoma con tutti i sensi

In occasione del CES di Las Vegas, ZF dà risalto al suo importante portfolio di sensori in grado di monitorare in modo più accurato l’ambiente circostante un veicolo – sia al suo interno sia all’esterno – contribuendo così a migliorare la sicurezza in veicoli tradizionali e automatizzati. Le architetture che ne risultano – che includono un nuovo radar-full range, LiDAR a stato solido, telecamere innovative e sensori acustici – vengono integrate con supercomputer della famiglia ZF ProAI per creare un importante sistema complessivo di sensori.

“In qualità di architetti di sistema per la guida autonoma, abbiamo sviluppato un set di sensori che dota le automobili di tutti i sensi necessari a rilevare in modo digitale l’ambiente circostante,” ha affermato Torsten Gollewski, head of Advanced Engineering at ZF and general manager of Zukunft Ventures GmbH. “I nostri sistemi possono consentire, in tempo reale, il rilevamento e il processamento del segnale dell’ambiente circostante in modo più preciso e ridondante, aspetto determinante per consentire funzioni sicure di guida automatizzata.”

Il set di sensori include telecamere di ultima generazione, radar, LiDAR e sensori acustici di ZF e, in termini di software, tool e algoritmi di rilevamento e classificazione, e per il controllo del veicolo, disponibili nel computer centrale ZF ProAI. L’intera architettura è progettata per soddisfare gli stringenti requisiti dell’automotive, quali temperature e vibrazioni estreme. Questi sistemi estremamente avanzati di sensori sono altrettanto importanti nel contribuire a soddisfare le future normative in termini di sicurezza e le valutazioni di sicurezza per i consumatori (ad es. NCAP).

Visione superiore

Installato nella parte frontale del veicolo, il radar full-range ad alta risoluzione di ZF si distingue per prestazioni superiori in termini di rilevamento, nelle quattro dimensioni della velocità, distanza, risoluzione angolare e altezza. Questo sensore ad alte prestazioni a 77 GHz è progettato per applicazioni ADAS di alto livello e per la guida altamente automatizzata e autonoma (livello 3 e superiori). Analogamente ad altri sistemi radar, trasmette le onde elettromagnetiche (onde radio) a un bersaglio e determina la distanza, l’angolo o la velocità degli oggetti (principio dell’eco). Il sensore ad alta risoluzione, però, può anche misurare in modo più accurato l’altezza in modo da creare una vista tridimensionale dell’ambiente. Il radar può operare anche nelle peggiori condizioni metereologiche, di scarsa illuminazione, e con poca visibilità, in modo simile ai radar a medio raggio di ZF che assicurano diverse funzioni ADAS.

Si fa luce sull’automazione

Combinati con tool software, i sensori LiDAR basati sulla tecnologia laser possono anche creare un modello 3D più accurato dell’ambiente circostante il veicolo. Possono contribuire a un riconoscimento più accurato di oggetti e spazio libero – anche in complesse situazioni di traffico e teoricamente in tutte le condizioni di luce. Il nuovo LiDAR a stato solido e alta risoluzione di ZF – che l’azienda sta sviluppando con Ibeo – può anche meglio individuare pedoni e piccoli oggetti in 3D, caratteristica che gioca un ruolo importante per la guida altamente automatizzata di livello 3 e superiori. La tecnologia a stato solido rende tale innovazione molto più incisiva rispetto alle soluzioni che l’hanno preceduta. Grazie al suo design modulare e a opzioni per il campo visivo, i sensori sono adatti a una vasta gamma di applicazioni.

Telecamere del veicolo

La S-Cam4 di ZF evidenzia l’ulteriore sviluppo ed espansione del portfolio S-Cam. Con un campo visivo di 100 gradi e un sensore ottico High Dynamic Range (HDR) da 1,7 megapixel, la tecnologia offre prestazioni elevate nell’individuare pedoni e ciclisti in un ambiente cittadino. Le telecamere possono anche includere gli avanzati algoritmi di controllo longitudinali e trasversali di ZF impiegati per il controllo adattivo della velocità (ACC), la frenata di emergenza automatica (AEB) e il controllo di tenuta della carreggiata (LKA), così come altre funzioni.

I corpi per telecamere remote, che possono essere installati in alloggiamenti molto piccoli, possono contribuire a monitorare l’ambiente circostante il veicolo e mandare video in streaming al guidatore, o classificare oggetti. È possibile combinare fino a 12 telecamere per costruire una vista a 360 gradi dell’ambiente circostante. Per ogni telecamera remota, i costruttori possono scegliere risoluzioni per i sensori comprese tra 1,2 e 8 megapixel e campi visivi tra 28 e 195 gradi. Ciò implica che un sistema multi-telecamera può essere adattato per rispondere alle specifiche richieste del cliente.

Un occhio agli interni: sicuri e comodi

La guida altamente automatizzata darà agli occupanti maggiore libertà di movimento all’interno del veicolo. Una telecamera 3D per interni di ZF può consentire un nuovo comfort e benefici in termini di sicurezza. Come parte dell’Interior Observation System (IOS) di ZF, può raccogliere informazioni in tempo reale sulle dimensioni, la posizione e la postura dei passeggeri. In questo modo, le prestazioni dei diversi sistemi di sicurezza per gli occupanti nel veicolo possono essere adattate in modo tale che in occasione di un’emergenza l’impatto di una collisione possa essere maggiormente ridotto.

Il monitoraggio del guidatore giocherà anch’esso un ruolo fondamentale nel passaggio di scenario dal guidatore umano all’autopilota; l’IOS può anche determinare se il guidatore ha le mani sul volante, se sta attivamente sterzando e se sta guardando la strada.

Udire i pericoli

Con Sound.AI, ZF consente alle vetture anche di udire. Tra le altre cose, il sistema analizza gli allarmi acustici per determinare quale tipo di emergenza si stia approssimando al veicolo e da quale direzione (rilevazione sirena). Il display del sistema può anche fornire informazioni importanti al guidatore, come istruzioni quali “accosta a destra” o “vai sulla corsia di emergenza”. I veicoli totalmente automatizzati dal livello 4 in su possono effettuare manovre come queste in modo indipendente.

“La forza combinata dei nostri sensori può contribuire a soddisfare i futuri requisiti da un unico fornitore. Qualsiasi siano le condizioni meteo o di illuminazione, i nostri sistemi di riconoscimento ambientale sono progettati per lavorare con i livelli di precisione e ridondanza richiesti da una guida altamente automatizzata o autonoma sicura,” afferma Torsten Gollewski. L’enorme volume di dati generato dai LiDAR, dai radar, dalle telecamere e dai sistemi Sound.AI deve essere tradotto in un modello ambientale digitale chiaro. A tal fine, ZF ha sviluppato la famiglia di prodotti ZF ProAI – i computer centrali più potenti oggi disponibili nel mercato automotive.