Функции помощи водителю, такие как адаптивный круиз-контроль, автоматическое экстренное торможение, центрирование полосы движения и мониторинг слепых зон, которые являются строительными блоками систем вождения без помощи рук, требуют, чтобы автомобиль мог «видеть» свое окружение. Это искусственное зрение реализуется с использованием различных типов датчиков, а реализация варьируется у разных автопроизводителей. В этом руководстве мы объясним, как работает каждая категория датчиков и для чего она используется. Возможно, вы больше никогда не будете смотреть на свою машину, которая смотрит на вас так же.
Радар
Радиообнаружение и определение дальности, более известное как радар, использует электромагнитные волны для обнаружения объектов и определения их скорости. Радарный датчик является одновременно передатчиком и приемником. Время, которое требуется волне, чтобы поразить объект и вернуться назад, определяет расстояние, а изменение частоты волны во время ее движения используется для определения скорости объекта. В отличие от вращающихся радиолокационных передатчиков/приемников, используемых, например, в управлении воздушным движением, автомобильные радары являются фиксированными. Их обычно можно найти на переднем бампере автомобиля для адаптивных систем круиз-контроля или автоматического экстренного торможения, а также за задней боковой панелью для мониторинга слепых зон с целью обнаружения других транспортных средств, и они могут обмануть менее интеллектуальные радар-детекторы. Радар можно даже настроить для обнаружения на ближнем или дальнем расстоянии.
Сонар
Технология звуковой навигации и измерения дальности, также называемая ультразвуком или ультразвуковыми датчиками, уже несколько десятилетий используется в датчиках парковки. Датчики сонара на автомобилях выглядят как маленькие кружочки на бамперах или крыльях. Это еще одно приемопередающее устройство; он излучает звуковые волны, которые отражаются назад, когда они с чем-то сталкиваются, а время полета волн вместе со скоростью звука определяет расстояние до объекта. Пассивный гидролокатор, системы, пингующие во всех этих фильмах о подводных лодках, просто слушайте, в то время как автомобильные приложения активно посылают импульсы.
Сильная сторона сонара – в обнаружении на близком расстоянии. Сам по себе одиночный датчик сонара может только сказать вам, есть ли что-то в его поле зрения и насколько далеко оно находится; нет ничего о форме объекта или его скорости. Размещение нескольких из них вдоль передней или задней части автомобиля поможет получить более подробную информацию о том, куда вы собираетесь въехать или куда вы собираетесь въехать, пока не стало слишком поздно. Боковые датчики могут обнаруживать открытые места для автоматических парковочных систем.
Ультразвуковые датчики недавно нашли свое применение в салонах автомобилей. Системы управления жестами — хитрые функции, которые позволяют регулировать громкость информационно-развлекательной системы, например, вращая пальцем в воздухе — используют ультразвук для восприятия входных данных. Однако мы бы не классифицировали это как функцию помощи водителю.
Автоматическая смена полосы движения с помощью Ford BlueCruise 1.5.
Камеры
Видеопотоки используются для всех видов функций помощи водителю, включая автоматическое экстренное торможение, помощь в поддержании полосы движения и адаптивный круиз-контроль. Одна камера обеспечивает 2D-изображение, которое компьютер может использовать для обнаружения таких объектов, как полосы движения и дорожные знаки, а также пешеходов или велосипедистов. Камеры можно настроить так, чтобы они видели как близко, так и далеко.
Хонда
Система камер TrailWatch от Honda Passport TrailSport 2026 года.
Новое расположение нескольких камер обеспечивает восприятие глубины так же, как это делают человеческие глаза. Система Subaru с метким названием EyeSight использует пару камер в таком расположении в качестве недорогой альтернативы радару.
Тоши Оку/Субару
Камера EyeSight в Subaru.
Внутри автомобиля также используются камеры для наблюдения за водителем. Эти системы обычно работают в паре с инфракрасными излучателями, поэтому камеры могут «видеть» ночью, чтобы определить, обращает ли водитель внимание на дорогу. Аналогичная установка с инфракрасной камерой, направленной наружу, также может обеспечить ночное видение снаружи автомобиля, помогая видеть людей и животных в темноте. Между тем, прямой солнечный свет может вызвать проблемы с сенсорами на основе машинного зрения.
О камерах следует помнить одну вещь: они часто размещаются за лобовым или задним стеклом автомобиля, поэтому любая замена этой конкретной панели может стать незначительной проблемой. Убедитесь, что тот, кто заменяет стекло, также может выполнить необходимую калибровку.
Лидар
Светоизлучающий родственник радара и сонара — одно из новейших дополнений к арсеналу автомобильных датчиков. Лидар излучает импульсы света, часто с использованием светобезопасного лазера, которые отображают окружающую среду в виде облака точек. Время, необходимое для возвращения импульса, наряду со скоростью света определяет компонент расстояния, а изменение расстояния от одного сканирования к другому можно использовать для определения скорости объекта. В результате получается своего рода топографическая карта того, что находится вокруг автомобиля.
Веймо
Лидар Waymo на Jaguar I-Pace.
Дорогие вращающиеся лидары можно найти на автономных транспортных средствах 4-го уровня и вокруг них, например, от Cruise и Waymo. Более доступные статические датчики с меньшим полем зрения начали появляться на некоторых серийных автомобилях, в том числе на моделях Audi, Lexus и Mercedes.
Помимо использования на транспортном средстве, лидарные датчики помогают создавать карты HD, которые используются автоматизированными системами уровней 2 и 3 для более точного определения местоположения относительно фиксированных привязок, что, в свою очередь, сообщает им, где находятся полосы движения и другие атрибуты. Использование этих ранее картографированных данных позволяет сэкономить на дорогостоящей установке лидарного датчика, встроенного в автомобиль.
Сенсоры
Подсистемы автоматизированного транспортного средства можно представить себе как любимую бейсбольную команду или группу специалистов. У каждого из них есть свои сильные и слабые стороны.
Концепция слияния датчиков заключается в том, что несколько типов датчиков (в бизнесе называемых «модальностями») работают вместе, чтобы преодолеть свои индивидуальные недостатки. Объединение датчиков также обеспечивает некоторую избыточность: если один датчик что-то не видит или дает сбой, это может заметить другой.
Поскольку автопроизводители продолжают разрабатывать сложные автоматизированные системы с большей функциональностью, объединение датчиков становится все более распространенным. Заметным исключением является Tesla, которая перешла на решение только с камерой для своих функций автопилота и полного самоуправления. Ожидайте, что другие автопроизводители продолжат добавлять больше и различные типы датчиков по мере продолжения прогресса.
