Todos los tipos de sensores
tienen sus propias limitaciones y desafíos
Una conducción completamente
autónoma, segura y sin conductor requiere datos de todos los sensores
Actuadores redundantes como
prueba de la filosofía de seguridad
Cuatro ojos ven más que dos,
como dice un viejo refrán. Pero Bosch y Daimler confían aún en más
"órganos sensoriales" cuando se trata de una conducción totalmente
autónoma y sin conductor: cámaras ópticas, señales de radar, ultrasonidos y
Lidar registran el entorno y ayudan al vehículo a encontrar su camino. Los
sensores no solo difieren en términos de alcance o ubicación en el vehículo y,
desde un punto de vista técnico, todos tienen sus puntos fuertes.
Solo la combinación de
información de todos los sensores (denominada fusión de sensores) produce un
modelo del entorno que cumple con los elevados requisitos de seguridad de Bosch
y Daimler, algo que ambas compañías han establecido como una condición
necesaria para una conducción completamente autónoma y sin conductor. Los
sensores deben monitorizar continuamente el entorno en tiempo real. Sobre la
base de estos datos, el Controlador de Conducción Autónoma (el ordenador
central del vehículo completamente autónomo sin conductor, ADC por sus siglas
en inglés), toma decisiones y envía comandos a los actuadores en el vehículo a
través de la Unidad de Control de Movimiento.
Daimler también tiene
requisitos muy claros para los actuadores que intervienen en la dirección,
aceleración y frenada: en un Mercedes-Benz totalmente autónomo y sin conductor,
todos los actuadores críticos y sensores de movimiento deben estar duplicados, incluidas
las unidades de control y la fuente de alimentación. Esto significa que la
dirección controlada electrónicamente no solo tiene dos motores, sino también
una electrónica duplicada. El asistente neumático de frenada, antes
convencional, se ha reemplazado por el i-Booster de Bosch, un servofreno
electromecánico. En conjunto con el sistema ESP®, se crea una combinación de
sistema de frenado que permite una detención segura incluso si los componentes
individuales fallan.
Los actuadores son gobernados por
una red de módulos de software distribuidos en varias unidades de control. El
sistema ejecuta las órdenes del software de control del movimiento (Motion
Control Software), usando además sus propios sensores para registrar el
movimiento de forma precisa y fiable y así poder determinar la trayectoria
correcta. Esto incluye, por ejemplo, reconocer y compensar perturbaciones tales
como vientos cruzados, baches o una superficie inesperadamente deslizante.
También puede hacer que el vehículo se detenga de manera segura si no hay
instrucciones de conducción del ADC o si no son plausibles. Así como un humano
usa la última imagen de la situación cuando de repente se sumerge en la
oscuridad, el sistema genera continuamente una ruta de detención segura a la
cual el resto de la red puede recurrir si es necesario.
Con estos componentes, Bosch
está automatizando la conducción
La conducción automatizada
tiene un impacto en todas las áreas de un automóvil y requiere una profunda
experiencia en sistemas
La redundancia en sistemas
críticos para la seguridad, como el frenado y la dirección, es imprescindible
Bosch fabrica muchos de los
componentes necesarios para la conducción automatizada
El reconocimiento fiable del
entorno requiere combinar datos de diferentes tipos de sensores
La conducción automatizada
impacta a todo el automóvil: propulsión, frenos, dirección, instrumentos de
visualización, navegación y sensores, así como a la conectividad dentro y fuera
del vehículo. La clave del éxito es una comprensión profunda de todos los
sistemas del vehículo. Pocos proveedores de automóviles en el mundo tienen
tanto conocimiento en esta área como Bosch, en parte, porque como proveedor de
tecnología y servicios fabrica la mayoría de los componentes necesarios para la
conducción automatizada, enumerados a continuación:
Sensor de radar: Es uno de los
sensores básicos, con alcances de alrededor de 250 metros, que proporciona
información importante del entorno en 360 grados. La tarea principal de un
sensor de radar es detectar objetos y medir su velocidad y posición en relación
con el movimiento del vehículo. Con este fin, los sensores de radar de Bosch
envían ondas de radar moduladas en una frecuencia a través de una antena
transmisora. Estas ondas rebotan en los objetos del entorno del vehículo. La
velocidad relativa y la distancia de los objetos se miden utilizando el efecto
Doppler y el retraso generado por los cambios de frecuencia entre la señal
emitida y la recibida. La posición del objeto puede determinarse comparando la
amplitud y la fase de las señales de radar medidas.
Sensor ultrasónico: Los
sensores ultrasónicos son necesarios en la conducción automatizada, sobre todo,
para el reconocimiento del entorno dentro de un alcance cercano de hasta seis
metros y a bajas velocidades, por ejemplo al estacionar. Estos sensores emplean
la técnica del sonar, que también utilizan, por ejemplo, los murciélagos.
Envían impulsos ultrasónicos cortos que rebotan en los obstáculos. Estos ecos
son registrados por los sensores y analizados por una unidad de control
central.
Sensor de vídeo: Con un rango
de medición 3D de más de 50 metros, la cámara de video estéreo Bosch
proporciona información óptica importante sobre el entorno del vehículo. No
solo registra los objetos espacialmente y determina su distancia, sino que
también reconoce espacios vacíos. Gracias a un enfoque innovador de
trayectorias múltiples y la inteligencia artificial (IA), es posible el
reconocimiento fiable de objetos. Donde no hay marcas viales, por ejemplo, el
sistema puede determinar de manera fiable si el borde de la carretera puede ser
transitado o no. La cámara de video estéreo también puede reconocer a peatones
parcialmente oscurecidos. El reconocimiento óptico de caracteres le permite
leer letras y números de manera fiable en las señales de tráfico.
Sensor de lidar: Además de los
sensores de radar, video y ultrasonidos, Bosch utiliza sensores Lidar en sus
vehículos automatizados de pruebas. Los diferentes principios de los sensores
se complementan entre sí muy bien y usan la fusión de datos para un
reconocimiento fiable del entorno. Los vehículos automatizados basan su
estrategia de conducción en esta fusión. Bosch ve los sensores Lidar como una
incorporación importante a su gama de sensores.
Dirección asistida eléctrica:
La dirección asistida eléctrica a prueba de fallos es una tecnología clave para
la conducción automatizada. Incluso en el modo alternativo, la capacidad
operativa en modo de fallos permite que los conductores y los automóviles
automatizados continúen utilizando las funciones de dirección esenciales. En el
raro caso de una avería, todavía se puede proporcionar al menos el 50 por
ciento de la asistencia eléctrica del servo de dirección. Esta tecnología
permitirá a los fabricantes de automóviles cumplir con los requisitos de
seguridad tal como se propone en los documentos de la Política Federal de
Vehículos Automatizados del Departamento de Transporte de EE.UU. y la
Asociación Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras, por ejemplo.
ESP: El programa de
estabilidad electrónica juega un papel central en la conducción automatizada.
Delegar la tarea de conducir al propio automóvil impone requisitos particulares
en los sistemas relacionados con la seguridad, como los frenos. Para garantizar
la máxima disponibilidad en caso de avería, se debe integrar la redundancia en
el sistema como medida de seguridad. Sin la intervención del conductor, el ESP
y el servofreno electromecánico iBooster (ver a continuación) pueden frenar
independientemente el automóvil. Bosch ofrece el ESP en un paquete modular que
contiene un sistema adecuado para todos los requisitos y circunstancias.
iBooster: Con el iBooster,
Bosch ha desarrollado un asistente de freno electromecánico independiente del
vacío, que cumple con todos los requisitos para un sistema de frenado moderno.
Se puede utilizar para todos los conceptos de propulsión y es especialmente
adecuado para vehículos híbridos y eléctricos. En el iBooster, el accionamiento
del pedal de freno se registra mediante un sensor de desplazamiento incorporado
en el pedal y se transmite a la unidad de control. La unidad de control calcula
la señal de accionamiento para el motor eléctrico, que convierte su par en el
efecto de refuerzo del freno requerido a través de una caja de engranajes de
dos etapas. La potencia suministrada por el amplificador se convierte en
presión hidráulica en un cilindro maestro de freno estándar.
Connected Horizon: Los
vehículos que conducen de forma autónoma requieren información ambiental que va
más allá del alcance de los sensores. Necesitan información de tráfico en
tiempo real, por ejemplo, sobre atascos y accidentes. Esto se puede lograr
conectando los vehículos a un servidor. Con este fin, Bosch ha desarrollado
Connected Horizon. El sistema permite una vista previa dinámica de la ruta
próxima y los ajustes correspondientes de la estrategia de conducción.
Connected Horizon permite a los vehículos automatizados pensar en el futuro, lo
que mejora la comodidad y la seguridad al conducir. El automóvil conectado
reconoce a tiempo los peligros tras las curvas o los cambios de rasantes y
puede comenzar a desacelerar antes.
HMI: La conducción
automatizada cambiará la forma en que se opera el vehículo, y requiere
conceptos modernos para la comunicación entre el conductor y el vehículo. El
conductor debe ser capaz de entender y operar el sistema de forma intuitiva.
Bosch ofrece, aquí también, soluciones atractivas con sus innovadores
instrumentos de visualización. Por ejemplo, el cuadro de instrumentos basado en
una pantalla proporciona una flexibilidad máxima de procesamiento y una
brillante visualización de contenido. Con sus head-up displays, Bosch ofrece
información como la velocidad, instrucciones de navegación y otras advertencias
directamente en el campo visual del conductor. Al mismo tiempo, la imagen
resultante se proyecta en un escenario fuera del automóvil, de modo que ambas
parecen fundirse a una distancia de unos dos metros por delante del vehículo.
Mapas: No es posible conducir
de forma automatizada sin mapas altamente actualizados y de alta resolución.
Estos mapas proporcionan a los vehículos información sobre situaciones de
tránsito cambiantes, tales como atascos u obras que van más allá del rango de
detección de los sensores integrados. Los sensores de radar y video de Bosch
registran y proporcionan datos importantes del flujo de tráfico para la
producción de mapas de alta resolución para la conducción automatizada.
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