Rumo à Segurança
A indústria automóvel está em constante evolução, e as tecnologias avançadas estão a mudar o paradigma dos veículos atuais.
Entre as inovações mais significativas estão os sistemas de radar automóveis e os Sistemas Avançados de Assistência ao Condutor (ADAS – Advanced Driver Assistance Systems). Estas soluções desempenham um papel crucial na melhoria da segurança e da experiência de condução, bem como na pavimentação do caminho para a condução autónoma.
Pontos-Chave
- Os radares automóvel são sensores que monitorizam objetos nas proximidades do veículo, interagem com o ambiente circundante e detetam potenciais perigos.
- Os radares automóvel e os sistemas ADAS desempenham um papel crucial na melhoria da segurança dos veículos, sendo essenciais para o desenvolvimento da condução autónoma.
- A integração de padrões de segurança avançados e de funcionalidades de conforto em novos veículos tem impulsionado o crescimento significativo do mercado de radares.
- O teste e a validação de radares automóvel e sistemas ADAS durante a linha de produção é crucial para garantir a conformidade com as normas de segurança, a fiabilidade e a satisfação do cliente.
- O Sistema de Teste Funcional para Radar Automóvel em Linha de Produção (PARTS) da Controlar oferece uma solução de teste e validação OTA (Over-the-Air) de alta resolução para radares automóvel.
- O TS-DMS é um sistema de teste desenvolvido pela Controlar para testar Sistemas de Monitorização de Condutor (ADAS) baseados em visão.
Os Fundamentos dos Radares Automóvel
Os radares automóvel são sensores sofisticados que utilizam ondas de rádio para detetar e rastrear objetos nas proximidades de um veículo, permitindo que os veículos interajam com o ambiente circundante, e que detetem possíveis fontes de perigo.
O radar é particularmente adequado para aplicações automóvel devido às propriedades refletivas dos veículos, o que os torna alvos eficazes para a deteção de ondas eletromagnéticas. Estes sistemas de radar funcionam com base no efeito de Doppler, que mede o deslocamento de frequência das ondas de rádio refletidas por objetos em movimento. Ao analisar o deslocamento de frequência, os radares podem determinar com precisão o alcance, a velocidade e o ângulo dos objetos detetados.
Componentes Principais e Funcionalidades
- Transmissor e Recetor: Os radares automóvel consistem num transmissor que emite ondas de rádio e num recetor que capta as ondas refletidas. O tempo que o sinal demora a regressar, depois de emitido, fornece informações cruciais sobre a distância até aos objetos detetados.
- Antena: A antena desempenha um papel fundamental na transmissão e receção de sinais de radar. As várias configurações de antena, como planar e phased array, permitem que os sistemas de radar obtenham diferentes padrões de cobertura e melhorem a precisão.
- Processamento de sinal: Assim que o sistema de radar recebe os sinais refletidos, algoritmos de processamento de sinal extraem informações valiosas, incluindo deteção de objetos, alcance, velocidade e ângulo. Estes dados são utilizados pelos sistemas ADAS para tomar decisões com base na informação.
Padrões de Segurança para os Veículos Autónomos
Diferentes tipos de sensores automóvel desempenham um papel fundamental no avanço para os níveis 4 e 5 da condução autónoma. Recorrendo a tecnologias avançadas de sensores, os acidentes podem ser prevenidos através da implementação de sinais de aviso e funções de segurança automatizadas, alinhando-se com o objetivo Vision Zero de zero mortes em acidentes rodoviários até 2050.
Em linha com este objetivo, o Parlamento Europeu aprovou uma lei em 2019 que exige a inclusão de características de segurança, tais como assistência inteligente à velocidade, sistemas de travagem de emergência avançados e sistemas de manutenção de faixa em todos os novos veículos. Esta exigência aplica-se a novos tipos de veículos a partir de julho de 2022 e a todos os novos veículos a partir de julho de 2024. Além disso, o Programa Europeu de Avaliação de Carros Novos (Euro NCAP) incorporou sistemas de travagem automática de emergência (AEB) nas suas avaliações desde 2020. Isto obrigou a indústria automóvel a intensificar os seus esforços e a incorporar novas funcionalidades de deteção nos seus veículos.
O Mercado de Radares
A integração de padrões de segurança avançados e de funcionalidades de conforto nos novos veículos tem impulsionado o crescimento significativo do mercado de radares. Segundo a Yole Développement (2020), o setor automóvel deverá ultrapassar um valor de 10 mil milhões de dólares no mercado de radares até 2025, registando o crescimento mais rápido entre as várias indústrias, conforme indicado na Figura 1.
Este aumento no mercado de radares automóvel tem sido impulsionado pela crescente procura por tecnologias baseadas em radar para melhorar a segurança dos veículos, habilitar capacidades de condução autónoma e melhorar as experiências de condução em geral.
Aplicações para Sensores de Radar Automóvel
Os sensores de radar automóvel têm aplicações significativas no segmento da carroçaria dos veículos, servindo várias finalidades, tais como deteção de posição, controlo de motor, funcionalidades de conforto e aplicações de interface homem-máquina (HMI).
Estes sensores de radar são categorizados com base nas suas capacidades de alcance, incluindo Radar de Curto Alcance (SRR) – até 50 metros -, Radar de Médio Alcance (MRR) – até 100 metros – e Radar de Longo Alcance (LRR) – até 250 metros -, cada um adaptado para atender a necessidades específicas.
Sistemas de Radar de Curto Alcance (até 50 metros) são comumente utilizados em aplicações automóveis que envolvem o movimento lento de veículos ou obstáculos localizados nas proximidades, tais como sensores de deteção de ângulo morto ou de assistência à mudança de faixa.
Em alguns casos, sensores de radar de curto e médio alcance podem ser estrategicamente colocados nos quatro cantos de um veículo. Esta configuração permite a deteção de obstáculos ou peões mesmo antes de se tornarem visíveis ao condutor, facilitando o acionamento dos sistemas de travagem automática de emergência (AEB). Por outro lado, os sensores de Radar de Longo Alcance são, por norma, instalados na secção frontal dos veículos, uma vez que oferecem melhores capacidades de deteção para alterações de tráfego que ocorram a maiores distâncias.
A utilização de sensores de radar para a deteção e prevenção de colisões em aplicações automóveis, particularmente em cenários de condução automatizada, é de extrema importância. Estes sensores permitem que os veículos reajam de forma rápida e fiável, evitando eficazmente colisões com objetos e peões.
ADAS e o seu Papel na Segurança Automóvel
Sistemas de Assistência Avançada ao Condutor ou ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) refere-se a um conjunto de tecnologias que assistem os condutores nas várias fases da operação do veículo, com foco principal na segurança. Os sistemas ADAS aproveitam as informações fornecidas pelos radares automóvel, juntamente com outros sensores como câmaras e LiDAR, para melhorar a perceção do condutor, prevenir colisões e mitigar potenciais riscos.
Funções ADAS Habilitadas por Radares Automóveis
- Cruise Control Adaptativo (ACC)
- Sistemas de Prevenção de Colisões
- Deteção de Ângulo Morto
- Alerta de Tráfego Cruzado
- Assistência de Mudança de Faixa
- Ajuda de Estacionamento
Com recurso aos sensores de radar, o ACC ajusta automaticamente a velocidade do veículo para manter uma distância segura do veículo à frente, reduzindo assim a carga de trabalho do condutor e melhorando a segurança.
Os radares automóvel podem detectar potenciais colisões e avisar o condutor ou acionar automaticamente os travões de emergência para evitar acidentes.
Através da monitorização das áreas circuntes, os radares ajudam a detetar veículos nos ângulos mortos e a emitir alertas quando a mudança de faixa se torna insegura.
Os radares permitem a deteção de veículos que se aproximam dos lados quando se está a sair de um lugar de estacionamento ou de uma garagem, alertando o condutor para potenciais perigos.
Com a ajuda de radares, os sistemas ADAS podem monitorizar as faixas adjacentes e avisar o condutor se há um veículo em aproximação do ângulo morto durante uma mudança de faixa.
Ao utilizar sensores de radar, os sistemas ADAS podem detectar, com precisão, objetos e obstáculos nas proximidades e ajudar nas manobras em espaços apertados. Isto permite aos condutores ter uma melhor compreensão do espaço circundante, garantindo experiências de estacionamento mais seguras e eficientes.
Tecnologias Alternativas e Complementares para a Condução Autónoma
Para se atingir a condução autónoma total, é necessário uma combinação de diferentes tecnologias de sensores, devido aos prós e contras associados a cada tecnologia.
Esta integração, conhecida como fusão de sensores, garante uma perceção abrangente do ambiente circundante, melhorando a fiabilidade e segurança dos sistemas autónomos.
Prós & Contras das Tecnologias de Sensores
IMAGEM ÓPTICA
• Campo de visão alargado
• Alta resolução
• Limitada pelas condições meteorológicas e de luminosidade
• Requer alta capacidade de poder de processamento
ULTRA-SÓNICO
• Funcional em todas as condições meteorológicas e de luminosidade
• Maior rentabilidade
• Alcance limitado
RADAR
• Menor sensibilidade às condições metereológicas
• Deteção de longo alcance
• Boa resolução e posicionamento estimado
• Tecnologia comprovada
• Ângulo de medição complexo & classificação do alvo
• Ainda não permite condução autónoma total
• Dificuldade em detetar objetos pequenos
INFRAVERMELHOS
• Funciona bem em condições de baixa luminosidade
• Curto alcance de deteção
LIDAR
• Alta precisão, alcance, resolução e estimativa de posição
• Limitada por condições meteorológicas adversas como nevoeiro e neve
• Não fornece informações de velocidade direta
Como Garantir a Conformidade e Fiabilidade de Radares e Sistemas ADAS
Dada a importância destes sistemas para os níveis gerais de conforto e segurança dos veículos, os fabricantes devem testá-los durante a linha de produção para garantir a segurança, fiabilidade e conformidade com as regulamentações, bem como a satisfação do cliente.
Além disso, o teste de peças de radar automóvel e sistemas ADAS ajuda os fabricantes a entregar veículos de alta qualidade com dispositivos avançados de segurança, contribuindo para a melhoria geral dos padrões de segurança rodoviária.
Teste & Validação de Radares
Na Controlar, estamos na vanguarda do desenvolvimento de sistemas e soluções de teste avançados para garantir a fiabilidade e precisão dos sistemas de radar automóvel. Com o nosso know-how, contribuimos para a integração de radares e sistemas ADAS nos veículos do futuro, tornando as estradas mais seguras para todos.
PARTS – Sistema de Teste Funcional para Radar Automóvel em Linha de Produção é uma solução de teste de alta resolução desenvolvida pela Controlar para o teste e validação OTA (Over-the-Air) de radares automóvel no final da linha de produção (EoL).
Garante a validação automatizada de aprovação/reprovação de radares automóvel para controlo de qualidade e conformidade com as normas de segurança. Baseado num conceito inteligente e modular, com um processo semiautomático e uma fixture de alta qualidade para uma rápida mudança, esta solução de teste permite, ao operador, uma operação e posicionamento do produto de forma fácil e ergonómica.
Teste & Validação de Sistemas ADAS
A Controlar desenvolveu também o TS-DMS (Driver Monitoring Systems), uma máquina de teste de sistemas de monitorização de condutor baseados em visão por infravermelho-próximo (NIR) dos sistemas ADAS.
O TS-DMS recorre a gráficos de teste normalizados para calibrar e testar uma variedade de parâmetros da câmera, incluindo parâmetros intrínsecos e extrínsecos da câmara, campo de visão (FoV), função de transferência de modulação (MTF) e Straylight.
Ao incluir uma cabeça realista com movimento preciso de cabeça e olhos simulando o rosto e as expressões faciais do condutor, o TS-DMS também monitoriza esses movimentos para validar os parâmetros que verificam a atenção / sonolência do condutor.
O nosso Sistema de Teste para Sistema de Monitorização do Condutor é um sistema de teste versátil que pode ser usado em ambientes de laboratório e de linha de produção. O sistema é fácil de usar e pode ser configurado para responder às necessidades específicas de cada cliente.
Para saber mais, entre em contacto com a Controlar.
