Veiligheid, comfort en communicatie (9)

Transcriptie

1 Veiligheid, comfort en communicatie (9) Timloto o.s / E. Gernaat (ISBN ) 2016 Op dit werk is de Creative Commens Licentie van toepassing. 1 Rijassistentie-systemen Fig. 1 geeft een overzicht van een aantal rijassistentie-systemen (driver assistance systems). Meestal worden de Engelse termen gebruikt. Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) ondersteunen de bestuurder met het auto rijden. Over het algemeen dienen deze sytemen om de veiligheid te vergroten. Vaak werken deze systemen intensief samen om het vereiste effect te verkrijgen. Het is een snel goeiende markt. Men onderscheidt onder meer (in willekeurige volgorde): Lane Departure Warning (LDW) (overschrijden van de rijbaanafbakening); Traffic Sign Recognition (TSR) (verkeersbord-herkenning); Adaptive Cruise Control (ACC); Blink Spot Detection (BSD) (blinde hoek herkenning); Adaptive Light Control (ALC) (automatische verlichting aanpassing); Precrash system (voorkomen van aanrijdingen door automatisch remmen); Pedestrian detection (voetganger detectie); Regen/licht detectie (rain/light detection); Hill Descent Control (HDC)(afdalingsassistentie); Hill hold/start assist (terugrol-assistentie); Surround view system (rondom zichtsysteem); Adaptive high beam / curve lighting (anti-verblindingssysteem); Automatic parking (automatisch parkeersysteem); Navigation system (navigatie systeem); Lane change assistance (inhaal-assistentie); Driver drowsiness detection (detectie van de alertheid van de bestuurder); Er komen nog steeds nieuwe systemen bij. Al deze systemen vormen een introductie tot zelfrijdende voertuigen (autonomous cars). Als uitbreiding op de reeds bestaande componenten maken deze systemen gebruik van de volgende sensoren / componenten: 1

2 Radarsensoren; Video-kamera s; Ultrasoonsensoren. Veelal zijn deze onderdelen via een CAN-bus verbonden met de computer. De software programma s zijn uiterst gecompliceerd. Niet ongebruikelijk is dat we acht ultrasoonsensoren aantreffen (vier voor en vier achter), drie aan de voorzijde gemonteerde radarsensoren (twee short-range en één long-range), één of twee kamera s in de buurt van de regen/lichtsensor achter de achteruitkijkspiegel, één achteruitkijk-kamera, een kamera in elke buitenspiegel en twee short-range radarsensoren achter. Figuur 1: Een aantal toegepaste rijassistentie-systemen met hun gebruikte sensoren. 1.1 De radarsensor De hoofdtaak van de radarsensor is om objecten te detecteren en vervolgens hun snelheid en positie vast te stellen t.o.v het voertuig waarop de sensoren zijn gemonteerd. Om dit te bereiken heeft de radarsensor vier antennes die tegelijkertijd radargolven uitzenden met een frequentie van meestal tussen de 76 en 77 GHz. Deze golven worden teruggekaatst door het object welke weer door de antennes worden opgevangen. Door de faseverschillen en door de amplitudes van de signaal-echo s met elkaar te vergelijken kunnen de posities van de objecten worden vastgesteld. De relatieve snelheid van de objecten wordt gemeten door gebruik te maken van het Doppler effect (verschuiving in de frequentie tussen het uitgezonden en ontvangen signaal). De afstand wordt berekend uit het tijdsverschil tussen verzonden en ontvangen signaal. 2

3 1.1.1 Toepassing autotechnische toepassingen radar toepassing adaptieve cruise control voorkomen / verkleinen schade / letsel pre crash blindspot detectie De radarsensor staat centraal in het automatische houdafstand en snelheidscontrole-systeem, beter bekend als Adaptive Cruise Control (ACC) en Predictive Emergency Braking (PEB). Het PEB-systeem laat het remsysteem autonoom remmen in geval van een bijna-aanrijding. Bij deze systemen werken de radarsensoren samen met het ESP-systeem. Het ACC-systeem gebruikt de informatie van de (long-range) radarsensor om het voertuig automatisch af te remmen en te versnellen zodat een vaste minimum afstand tot het voorgaande voertuig wordt aangehouden. Het Predictive Emergency Braking system houdt continu de situatie voor het voertuig in de gaten, waarschuwt de bestuurder en grijpt in bij kritische situaties door middel van een sterke afremming. Als een ongeluk niet meer is te voorkomen zorgt een noodstop ervoor dat de aanrijdingsimpact zo klein mogelijk blijft. Radarsensoren en kamera s werken in veel gevallen samen. Men spreekt wel van Combined Active Passive Safety (CAPS). Er zijn, afhankelijk van de te bereiken afstanden verschillende soorten radardetectie afstand 200 m 30 m veiligheidsaspect voorkomen ongelukken normaal rijden vermindering schade / letsel 20 m voorkomen van ongelukken technologie 77 GHz radar 77/ 24/ 81 GHz radar 24 GHz radar stop en go 30 m voorkomen van ongelukken 77/24/81 GHz radar Figuur 2: radarsystemen en een aantal toepassingen sensoren. Men onderscheidt: 1. Short-Range Radar (SRR); 2. Mid-Range Radar (MRR); 3. Long-Range Radar (LRR) Short-Range Radar (SRR) Als voorbeeld de eigenschappen van de Continental SRR 20X. Bereik van 1 tot 50 m. Voertuigsnelheid detectie van 5 tot 150 km/h. Hoek groootte tot Zie fig. 3 en fig. 4. Frequentie 24 GHz. De data gaat via de CAN-bus Mid-Range radarsensor MRR De betrekkelijk nieuwe mid-range sensoren zijn geschikt voor de voor- en de achterzijde van de auto. De mid-range sensor gebruikt een frequentie band van GHz. De antenne heeft een bereik van 160 meter voor en 80 meter achter met een hoekbereik van 42 resp De mid-range sensor is speciaal geschikt voor de adaptive cruise control (ACC). Zie fig. 5 3

4 Figuur 3: De Short-Range radarsensor van Continental Figuur 4: Aanzicht van de Continental Short-Range radarsensor Figuur 5: De mid-range sensor wordt gebuikt voor de voor- en achterzijde. Het bereik is dan verschillend. Foto: Bosch 4

5 1.1.4 Long-Range radarsensor (LRR) Bereik van 150 to 250 m. Voertuig-snelheidsdetectie van 30 tot 250 km/h. Betrekkelijk kleine detectiehoek (30 0 ) om de weg in kaart te brengen en om de afstand tot de voorligger te bepalen waardoor de minimale veiligheidsafstand gehandhaafd kan worden. Maximaal kunnen 32 objecten worden gedecteerd. Zie fig. 6 Figuur 6: De long-range sensor wordt gebruikt voor adaptive-cruise control systemen. Foto: Bosch 1.2 Kamera-systemen Het Blind Spot Detection System (BSD) is een rij-assistentie-systeem dat in staat is om rondom de auto voertuigen te herkennen. Men maakt gebruik van zeer intelligente algorithmes (software) om een rondom de auto (bird view) beeld te verkrijgen. Digitale kamera s o.a in de deurspiegels nemen 25 beelden per seconde op en kunnen in geval van gevaar de bestuurder ook via het instrumentenpaneel waarschuwen. De kamera s worden onder meer gebruikt voor: Achteruitrijden; Waarschuwing voetgangers; Overschrijding van de rijbaan strepen; Verkeersbord herkenning; Inparkeren; Waarschuwing kruisend verkeer. Zie fig Ultrasoon-sensoren Hierover is al het één en ander geschreven. Ultrasoon sensoren worden gebruikt voor het meten van kleine afstanden (2cm tot 3m) en maken gebruik 5

6 Figuur 7: Van links naar rechts en boven naar beneden: kamera in deurspiegel; zicht van uit de deurspiegel kamera s; rondom zicht; display bestuurder. Foto s: SMR van geluidsgolven die buiten het menselijk gehoor liggen. Ze worden ingezet bij parkeer-assistentie-systemen en voor interieur beveiliging. 1.4 Afstelling radarsensoren en kamera s Toyota begint voor het afstellen van de radarsensoren met een waarschuwing: Binnen een afstand van 20 cm kan de radar-uitzendfrequentie schadelijk zijn voor de gezondheid. Verder dienen alle metingen te worden uitgevoerd op een vlakke vloer en binnen een oppervlak van 10 x 14 meter mogen zich geen grote metalen voorwerpen bevinden. Hierna moet de bandenspanning worden gecontroleerd en alle extra bagage, gewichten uit de auto worden verwijderd. Hierna moet de afstelprocedure worden gevolgd. Deze bestaat uit het met waterpassen stellen van de radarsensoren en het plaatsen van reflectorborden. Deze afstelprocedures moeten nauwkeurig worden uitgevoerd. Ze zijn voor elk merk en type (enigszins) verschillend. Zie Fig. 8 Voor het afstellen van de kamera s moet vaak ook de stuurhoeksensor worden meegenomen. Ook hier maakt men weer gebruik van afstelborden. De eigenlijke afstelling vindt vaak plaats met draaiende motor. Men maakt verder gebruik van het service-menu van de diagnosetester. 6

7 Figuur 8: Radarsensor met stelmogelijkheden en reflectiebord. Foto: Koch 1.5 Vragen een opgaven 1. Waar staat de afkorting ADAS voor? 2. Wat doet een LDW-systeem precies? 3. Waar staat BSD voor? 4. Waarin verschilt het Adaptive Cruise Control System (ACC) van een gewoon cruise control systeem? 5. Op welke wijze zal een Hill-Descent-Controlsysteem (HDC) de bestuurder kunnen helpen? 6. Tot welk type voertuig kunnen al deze constructies samen leiden? 7. Welke type sensoren worden genoemd voor de rij-assistentiesystemen? 8. Welke drie typen radarsensoren worden hier onderscheiden? 9. Hoeveel radar-sensoren worden wel op de auto gemonteerd? 10. En hoeveel kamera s kan men aantreffen? 11. Wat stelt een radarsensor precies vast? 12. Met welke frequentie(s) worden de radargoven uitgezonden? 13. Wat verstaat men onder het Doppler effect? 14. Welke systeem zorgt ervoor dat er daadwerkelijk geremd kan worden in geval van een bijna-aanrijding? 15. Wat is het afstandsbereik van een short-range sensor? 16. En wat is het afstandbereik van een long-range sensor? 17. Noem drie systemen die gebruik maken van video-kamera s. 18. Wat is de genoemde minimale afstand van een ultrasoonsensor? 19. Noem een paar voorbeelden wanneer een radarsensor moet worden afgesteld. 7