ADAS – aktywne systemy wsparcia kierowcy

Kierowca samochodu musi mierzyć się z szeregiem wyzwań na drodze. Dobry kierowca potrafi szybko reagować na to, co dzieje się w jego otoczeniu. Bardzo dobry kierowca potrafi przewidywać, co może się zdarzyć. Dzięki temu jest w stanie uniknąć potencjalnego zagrożenia. Człowiek ma wiele zmysłów. Ale są one zawodne. Ich skuteczność jest zależna od wielu czynników: od wieku, stanu zdrowia, od stopnia zmęczenia, a nawet od pogody. Czasami kombinacja kilku czynników powoduje, że kierowca na prostej drodze, w słoneczny dzień, wpada do rowu, albo uderza w drzewo. Powodem mogła być nieuwaga, zmęczenie, przecenienie swoich możliwości, zaburzenie widoczności, znużenie podczas jazdy…

Zawiodły ludzkie zmysły i ludzka zdolność przetwarzania informacji. Czasami człowiek nie jest w stanie zareagować na pojawiające się znienacka zagrożenie.

Trudno zareagować z odpowiednią szybkością, gdy na drogę w mieście, zza autobusu, znienacka wyjdzie człowiek. Trudno zareagować odpowiednio, gdy na trasę wbiegnie pies, albo wjedzie pijany rowerzysta. Czasami inni kierowcy potrafią tak zaskoczyć, że nie ma jakiejkolwiek możliwości na odpowiednie zareagowanie, polegające na zatrzymaniu się, albo wyminięciu określonej przeszkody. Nawet najlepszy kierowca może mieć problemy z zaparkowaniem samochodu w ciasnym miejscu parkingowym w mieście. Trzeba również pamiętać o tym, że w samochodzie istnieją pewne, stałe ograniczenia. To na przykład martwe pole w lusterkach bocznych.

Dlatego też, w celu zmniejszenia liczby wypadków i ułatwienia prowadzenia samochodów, stworzono rozwiązania, nazwane ADAS (zaawansowane systemy wsparcia kierowcy).

Systemy wsparcia kierowcy ADAS (Advanced driver- assistance systems)

Rozwój elektroniki, systemów optycznych i radarowych pozwolił na stworzenie szeregu nowoczesnych urządzeń elektronicznych o małych rozmiarach. To na przykład miniaturowe głowice radarowe, działające na tej samej zasadzie co aktywne radary, używane w samolotach i radiotechnice. Producenci elektroniki użytkowej produkują różnej maści czujniki ultradźwiękowe, kamery (o mniejszej i większej rozdzielczości), a także urządzenia oparte o sygnał GPS (np. nawigacje) i GSM (umożliwiające przesyłanie danych w czasie rzeczywistym). Nowoczesne oświetlenie LED pozwoliło na tworzenie zupełnie nowych rozwiązań z dziedziny oświetlenia, bez potrzeby stosowania wymiennych źródeł światła (żarówek).

Początkowym celem ADAS było stworzenie „nowych zmysłów”, które zdecydowanie zwiększą świadomość sytuacyjną kierowcy, uzupełniając standardowe zmysły człowieka. Np. systemu, monitorującego martwe pole w lusterkach. Z czasem wprowadzono rozwiązania, które umożliwiły częściowe zastępowanie ludzkich zmysłów i ułatwiające reagowanie w razie krytycznych sytuacji.

Przykładem mogą być kamery ułatwiające parkowanie, systemy chroniące przed zderzeniem, czy też aktywne tempomaty, pozwalające na samodzielne utrzymywanie prędkości, bez konieczności stałej ingerencji ze strony kierowcy.

Rozbudowa elektroniki samochodowej ułatwiła instalowanie systemów ADAS. W ostatnich latach w samochodach zaczęto stosować wyspecjalizowane komputery (sterowniki), odpowiadające za działanie określonego wyposażenia. Poszczególne komputery są ze sobą łączone za pomocą magistrali przesyłu danych (najczęściej CAN), które umożliwiają szybką komunikację za pomocą określonych komunikatów. System ADAS posiada własny sterownik (komputer), który jest łączony z szeregiem podległych mu mniejszych sterowników (odpowiadających za działanie podsystemów).

Mniejsze sterowniki są z kolei łączone z czujnikami (w tym kamerami, głowicami radarowymi itd.). Istotną częścią każdego systemu jest odpowiednie oprogramowanie, scalające działanie całości. Sterowniki poszczególnych podsystemów mogą korzystać z informacji, zbieranych od podległych czujników, a także z informacji od czujników innych podsystemów. Przykładem może być czujnik kąta skrętu kierownicy, z której wskazań korzysta wiele systemów, nie tylko wchodzących w skład ADAS (ze wskazań czujnika kąta skrętu kierownicy korzysta np. system przeciwpoślizgowy ESP).

Pakiet systemów wsparcia kierowcy ADAS może mieć różną konfigurację, zależną od wieku auta, stopnia wyposażenia, wybranej wersji i przynależności do określonego segmentu (np. D albo premium).

Typowe składniki ADAS to:

• Aktywny tempomat;
• System kontroli martwego pola w lusterkach;
• System wspomagający parkowanie;
• System wspomagający wyjazd z miejsca parkingowego;
• System aktywnych reflektorów przednich w technologii LED;
• System chroniący przed wypadkiem (przeciwzderzeniowy);
• System kontroli znaków drogowych;
• System kontroli pasa ruchu;
• System ostrzegający o zmęczeniu kierowcy;
• System prezentacji informacji na przedniej szybie HUD
• System e-call;
• I wiele innych, które cały czas powstają i są oferowane, jako wyposażenie standardowe, albo opcjonalne samochodów.

Zgodnie z zapowiedziami, od 2024 roku każdy nowy samochód, homologowany na terenie Unii Europejskiej, będzie musiał być wyposażony w rozwiązania ADAS. Nie wiadomo, które podsystemy zostaną uznane za obowiązkowe. Prawie na pewno będzie to system przeciwzderzeniowy.

Systemy ADAS podlegają określonym standardom, takim jak np. ISO 26262, czy IEEE2020, określający jakość czujników obrazu i jakość protokołów informacyjnych.

Plusy i minusy systemu ADAS

Jak każdy nowoczesny system, ADAS komplikuje budowę samochodu. Duża ilość bardzo profesjonalnej elektroniki sprawia, że bardzo zwiększają się koszty produkcji samochodu, co powoduje znaczne podwyższanie cen nowych aut.

W razie wypadku albo kolizji, trzeba liczyć się z bardzo wysokimi kosztami naprawy aut, wyposażonych w system ADAS. I to nawet w przypadku niewielkich, zdawałoby się uszkodzeń, które w innych samochodach można usunąć za kilkaset złotych.

• Uszkodzenie przedniej szyby w samochodzie z systemem ADAS wymaga zamontowania specjalnej, drogiej szyby zintegrowanej z kamerami;
• Uszkodzenie atrapy chłodnicy i zderzaka w trakcie kolizji może pociągnąć za sobą koszty, idące w tysiące złotych. To wszystko za sprawą bardzo drogich głowic radarowych, umieszczonych za atrapą chłodnicy;
• Matrycowe reflektory LED, stosowane w systemach ADAS zużywają się. Teoretycznie, powinny wystarczyć na cały okres eksploatacji samochodu. W praktyce diody LED, użyte do produkcji reflektorów, przepalają się. Reflektory są (teoretycznie) nienaprawialne. Koszt wymiany kompletnego reflektora to np. 1600 – 2000 zł w przypadku auta kompaktowego;
• W przypadku naprawy niezbędna jest kalibracja, której może dokonać tylko w pełni profesjonalny serwis.

Niewątpliwym plusem systemów ADAS jest realne wsparcie, jakiego doświadcza kierowca w trakcie codziennej eksploatacji samochodu.

ADAS nie zastąpi człowieka – jest tylko jego uzupełnieniem

Niektórzy kierowca traktują system ADAS jako swego rodzaju formę autonomiczności samochodu. Niektóre podsystemy faktycznie, pozwalają na autonomiczne działania. Na przykład system samodzielnie zmieniający intensywność świecenia przednich reflektorów, dopasowujący ją do sytuacji na drodze (zmiana świateł z długich na krótkie, doświetlanie zakrętów itd.). W najdroższych samochodach można znaleźć system automatycznego parkowania. W tym przypadku kierowca jedynie podjeżdża do miejsca parkingowego. Następnie uruchamia parkowanie automatyczne. Samochód powinien samodzielnie się ustawić na miejscu. Niemniej jednak, kierowca może w dowolnej chwili przerwać manewr, gdy pojawi się zagrożenie.

W błąd może wprowadzać nazwa: system przeciwzderzeniowy, albo system chroniący przed wypadkiem. W praktyce, taki system zazwyczaj pozwala na zmniejszenie ewentualnych strat. Nie zapobiega wypadkowi, tylko zmniejsza jego skutki.

Dlatego nawet najlepiej wyposażony samochód wymaga myślącego kierowcy.

ADAS – przykładowe działanie poszczególnych systemów

Jakie korzyści ma kierowca z działania poszczególnych systemów, wchodzących w skład systemu ADAS?

• Aktywny tempomat – można na nim ustawić prędkość, którą samochód będzie samodzielnie utrzymywał, bez konieczności dodawania gazu. Tempomat może być dostosowany do jazdy po autostradzie i po mieście (do 30 km/h). W razie wykrycia zagrożenia, auto z aktywnym tempomatem powinno ostrzec kierowcę szarpnięciem. Jeśli kierowca nie zacznie hamować, samochód powinien wyhamować sam.
• System kontroli martwego pola w lusterkach – w lusterkach bocznych znajdują się kamery, które monitorują martwe pole. Jeśli kierowca rozpocznie manewr wyprzedzania, a w martwym polu lusterek zostanie wykryte pojazd (np. motocykl), zapali się lampka ostrzegawcza, albo uruchomiony zostanie sygnał dźwiękowy.
• System wspomagający parkowanie – taki system może składać się z szeregu urządzeń – czujników ultradźwiękowych, tylnej kamery, a także kamery 360 stopni, która przekazuje obraz z góry auta. Kierowca obserwuje sytuację na ekranie monitora dotykowego, ulokowanego w środkowej konsoli auta. W razie wykrycia przeszkody, system alarmuje kierowcę o tym, z której strony się ona znajduje i w jakiej odległości.
• System wspomagający wyjazd z miejsca parkingowego – wyjazd tyłem z miejsca parkingowego może być bardzo niebezpieczny. Dlatego system wspomagający wyjazd uruchamia wysuwaną kamerę, która monitoruje ruch poprzeczny na drodze. Dzięki temu kierowca widzi na monitorze, w konsoli środkowej, czy może bezpiecznie wyjechać do tyłu.
• System aktywnych reflektorów przednich w technologii LED – system samodzielnie dobiera intensywność świecenia, aktywując albo dezaktywując działanie określonych diod (modułów świetlnych). W razie wykrycia auta poprzedzającego, albo nadjeżdżającego z przeciwka, system dezaktywuje działanie tych modułów, które mogłyby oślepiać kierowcę innego pojazdu. Podczas jazdy po zakrętach, system aktywuje działanie modułu, doświetlającego dany zakręt.
• System chroniący przed wypadkiem (przeciwzderzeniowy) – system korzysta z głowic radarowych. Najczęściej są dwie – jedna stale monitoruje bliską odległość od auta, a druga daleką. Głowice radarowe wykrywają przeszkody: inne samochody, rowerzystów i pieszych. W razie wykrycia przeszkody, system przygotowuje się do nagłego hamowania i równocześnie ostrzega kierowcę (np. szarpnięciem, poprzez krótkie przyhamowanie oraz sygnałem dźwiękowym). Zwiększa się ciśnienie płynu hamulcowego, a klocki hamulcowe zbliżają się do tarcz hamulcowych. Jeśli kierowca nie zahamuje samochodu, system zrobi to automatycznie.
• System kontroli znaków drogowych – system wykorzystuje dwa źródła danych. Pierwsze to kamera, która obserwuje znaki drogowe. Drugi to nawigacja GPS. Z jej map czerpane są informacje o ograniczeniach prędkości w danym miejscu. Najczęściej system wyświetla informację o ograniczeniu prędkości na ekranie komputera pokładowego, zlokalizowanego pomiędzy zegarami deski rozdzielczej. Informacja ma formę znaku drogowego, z dopuszczalną prędkością w danym miejscu. Mogą być zastosowane inne rozwiązania.
• System kontroli pasa ruchu – system działa tylko tam, gdzie na drodze są wyraźnie namalowane pasy drogowe, oddzielające pasy od siebie i oddzielające pobocze. System działa wtedy, gdy kierowca nie uruchomi kierunkowskazu. Pasy drogowe są obserwowane przez kamerę, zamontowaną za przednią szybą. Jeśli kierowca zjedzie z pasa ruchu, system ostrzega go o tym. Formy ostrzeżenia mogą być różne, zależne od auta i producenta: szarpnięcie kierownicą, sygnał ostrzegawczy po jednej stronie itd.
• System ostrzegający o zmęczeniu kierowcy – system analizuje zachowanie kierowcy, który może być zmęczony wielogodzinną jazdą. Pod uwagę brane są ruchy kierownicą, naciskanie pedałów itd. W razie wykrycia zmęczenia, system sugeruje odpoczynek.
• System prezentacji informacji na przedniej szybie HUD – system ten wykorzystuje specjalny, przezroczysty wyświetlacz elektroniczny, zamontowany na przedniej szybie. Dzięki niemu kierowca w trakcie jazdy, nie musi odrywać wzroku od drogi. Wyświetlacz HUD prezentuje najważniejsze dane – prędkość, zużycie paliwa, kontrolki poszczególnych systemów, wskazania nawigacji (strzałki, kierunki itd.).
• System e-call – to system ratunkowy, który wykorzystuje dwa rozwiązania. Pierwsze to niewielka konsola z trzema przyciskami. Naciśnięcie jednego z przycisków pozwala na szybkie wezwanie pomocy, np. pogotowia ratunkowego. Naciśnięcie innego pozwala na skorzystanie z infolinii. To usługa dodatkowo płatna (w formie abonamentu miesięcznego), która pozwala na zdalne rezerwowanie hoteli, restauracji, miejsc parkingowych, wizyty w serwisie itd.

W razie wypadku, gdy dojdzie do wystrzelenia poduszek powietrznych, system e-call automatycznie wysyła powiadomienie do służb ratunkowych. Otrzymują one dokładne położenie auta, ze współrzędnymi GPS.

Systemy ADAS są dużym wsparciem dla współczesnego kierowcy, który musi mierzyć się z bardzo dużym ruchem i szeregiem niebezpieczeństw. Trzeba cały czas pamiętać – one mają wspomagać, a nie wyręczać kierowcę.