di Donal McCarthy | Automotive Radar Product Line Director di Analog Devices
Sensori radar più veloci e ad alta risoluzione hanno permesso la nascita di una nuova generazione di tecnologie di assistenza alla guida, contribuendo a migliorare la sicurezza e il comfort dei veicoli.
Il ruolo della tecnologia radar
Tutti i sistemi di guida assistita si basano su molteplici forme di tecnologia di percezione: nei veicoli completamente autonomi, le tecnologie ottiche come il Lidar (Light detection and ranging) e le telecamere funzioneranno assieme ai sensori di movimento elettromagnetici (accelerometri, giroscopi e magnetometri) e ai sistemi RF/microonde (posizionamento radar e satellitare).
È sorprendente che il radar, nonostante sia una tecnologia che ha avuto i primi impieghi già nella seconda guerra mondiale, oggi possa ancora avere un ruolo importantissimo nei più recenti sviluppi della tecnologia automotive. In effetti, molti sensori radar a 24 GHz sono oggi montati all’interno del paraurti dei veicoli in circolazione.
La richiesta di livelli sempre più elevati di assistenza alla guida, sostenuta dall’evoluzione di funzioni come l’Aeb (Autonomous Emergency Breaking System) e il cruise control adattivo nelle nuove implementazioni Adas, sta spingendo fornitori come Analog Devices a sviluppare nuovi sistemi radar che offrano maggiore precisione, maggiore portata e rilevamento più rapido e un quadro più completo della tecnologia principalmente per due motivi: sicurezza e comfort. I sistemi di assistenza alla guida come Aeb e Acc possono salvare vite umane e prevenire gli incidenti. Le auto dotate di questi sistemi ottengono un punteggio Ncap più alto; giudizio che aumenta il valore e l’attrattiva per gli acquirenti delle nuove auto.
Sia l’Aeb che i sistemi autonomi di sterzata d’emergenza continuano a evolversi in termini di portata e complessità per soddisfare il crescente mercato della tecnologia di assistenza alla guida sui veicoli delle categorie di livello 2 o 3 (L2/L3). Le nuove specifiche Ncap, ad esempio, richiedono un migliore rilevamento dei pedoni: utenti vulnerabili della strada, come specificato nella terminologia Ncap. Lo sviluppo dei sistemi Aeb funzionerà in modo affidabile in eventi più complessi di quelli normalmente previsti, controllando la funzione di frenata a velocità del veicolo più elevate sia in ambiente urbano che autostradale.
Il passaggio a una maggiore autonomia di livello (L) 4 e 5, che escluda completamente il conducente dal controllo diretto del veicolo, richiederà lo sviluppo di sistemi di rilevamento che abbiano una visione real time a 360° intorno alla vettura. I sistemi di controllo dei robotaxi saranno incredibilmente complessi e avranno bisogno di essere ridondanti per eliminare il rischio di falsi rilevamenti, combinando separatamente i vari input da sensori come radar, telecamere e Lidar.
Le telecamere possono essere utilizzate per aiutare il riconoscimento di oggetti come esseri umani, animali e segnali stradali. La tecnologia Lidar crea nuvole di punti molto dettagliate, prendendo istantaneamente la misura della distanza del veicolo dagli oggetti del mondo esterno, così come le loro dimensioni per produrre una mappa 3D ad alta risoluzione.
Le capacità uniche di un sensore radar, che vengono continuamente ampliate, lo rendono un componente chiave a complemento degli altri tipi di sensori nei sistemi L4 e L5. Nei casi d’uso L2 e L3, il radar è in realtà il tipo di sensore dominante perché offre la migliore combinazione di dimensioni, costi e prestazioni.
Fondamentalmente, il radar esegue il rilevamento 4D: in un solo colpo, può misurare la distanza, la velocità, l’angolo e l’elevazione di un oggetto da cui viene riflesso il suo impulso d’onda millimetrica. Un sensore radar funziona anche con pioggia, nebbia e neve, condizioni che comprometterebbero o falserebbero il funzionamento dei sensori LIDAR e delle telecamere.
Performance più elevate, maggiore integrazione
I sistemi radar in fase di sviluppo per il settore automotive faranno apparire, in un futuro prossimo, la tecnologia radar odierna approssimativa e sorpassata. Oggi, un sensore radar montato nel paraurti anteriore di un’auto svolge un eccellente lavoro di misurazione della distanza di un singolo veicolo che lo precede e della sua velocità.
Un sistema completo di pilota automatico autostradale, tuttavia, dovrà essere in grado di operare in sicurezza anche in luoghi impegnativi come le autostrade in Germania. Non essendoci il limite di velocità, una moto, più piccola di dimensione e quindi più difficile da rilevare rispetto a un’autovettura, potrebbe ad esempio avvicinarsi viaggiando sulla corsia esterna a velocità anche superiori a 180 km/h.
Per fornire un rilevamento tempestivo di un tale pericolo, il sistema radar di un pilota automatico deve quindi rilevare in modo più preciso, più rapido e a lungo raggio.
Lo sviluppo di queste capacità, pur rimanendo all’interno dei ristretti vincoli in termini di dimensioni e costi dell’industria automotive, richiede innovazione nella tecnologia dei semiconduttori, nel funzionamento dei sistemi RF e nel campo di elaborazione dei segnali.
