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Auto a guida autonoma: ma come funzionano?

Torniamo a parlare di auto a guida autonoma, stavolta per scoprire come funzionano esattamente. Questi veicoli nascondono tecnologie d’avanguardia basate soprattutto su sofisticati sensori, sempre più sensibili e sempre più smart.
Con l’aiuto dell’infografica, andiamo allora a scoprire cosa differenzia un’auto normale da un’auto a guida autonoma. Per ogni elemento analizzato elencheremo anche pregi e difetti.

I must have delle auto a guida autonoma

Sensori Lidar

Auto a guida autonoma

  • Ottica ricettiva
    Qui una lente separata riceve i fasci di ritorno mentre l’unità elabora il tempo di percorrenza e l’angolo del raggio. A questo punto è in grado di riprodurre l’ambiente circostante attraverso un fascio di punti 3D.
  • Fasci disperdenti
    Le nuove unità “a stato solido” (senza parti meccaniche mobili) funzionano disperdendo un fascio sorgente in una griglia di fasci orizzontali e verticali.
  • Sensori multipli
    Poiché i singoli sensori hanno un angolo di visione limitato, combinare insieme dati di più sensori Lidar è la soluzione ottimale per avere auto a guida autonoma efficienti.

Punti di forza
Il Lidar ricrea una vista 3D dettagliata dell’ambiente di guida.

Limiti
La forza del fascio dei Lidar deve funzionare entro livelli sicuri per gli occhi. Inoltre il Lidar può percepire la vernice riflettente, ma non può rilevare il colore o il contrasto o oggetti trasparenti come il vetro.

Sensori ad ultrasuoni

  • Disco
    Questi sensori hanno un disco rotondo che converte la forza meccanica (vibrazione) in un segnale elettrico e viceversa, per inviare e ricevere segnali.
  • Ping
    Il disco emette un suono (chiamato “ping”) cui segue una risposta (l’eco). Il tutto si ripete per molte volte al secondo.
  • GPS
    La connessione ai satelliti di posizionamento fornisce informazioni sulla posizione di base e mappe precostruite per impostare il percorso.

Punti di forza
I sensori a ultrasuoni sono in grado di rilevare materiali e liquidi trasparenti e funzionano bene in ambienti ad alta luminosità, dove fotocamere o Lidar potrebbero non funzionare.
Il GPS, invece, è un buon punto di partenza per la pianificazione del viaggio, sia nelle auto a guida autonoma, sia in quelle tradizionali.

Limiti
I sensori a ultrasuoni sono sensibili alle fluttuazioni di temperatura e al vento.
Per quanto riguarda il GPS, gli attuali sistemi hanno una precisione di circa 2 metri. Il GPS non può distinguere in quale direzione è rivolto un oggetto, ma può comunque determinare la direzione di viaggio.

Sensori di immagine (telecamere)

  • Telecamere esterne
    Interpretano la scena di guida elaborando grandi quantità di dati di immagine.

Punti di forza
Le telecamere possono rilevare colori e contrasti indispensabili per la lettura di cartelli stradali o segnali sulle corsie. E possono anche classificare gli oggetti, riuscendo ad esempio a riconoscere i ciclisti dai pedoni.

Limiti
I dati della videocamera richiedono potenti capacità di elaborazione e il tempo e le condizioni di luce possono influire notevolmente sulle prestazioni. Inoltre le fotocamere potrebbero identificare erroneamente le immagini stampate come oggetti reali.

Sensori radar

  • Antenne
    Una griglia di antenne in metallo e altri materiali speciali emette onde elettromagnetiche.
  • Obiettivo di messa a fuoco
    Una lente di plastica focalizza le onde emesse. Le onde radar rimbalzano intorno all’ambiente mentre l’unità riceve onde di ritorno a frequenze specifiche. Un’immagine dell’ambiente viene quindi generata misurando l’angolo d’onda e il tempo di viaggio restituiti.

Punti di forza
Garantiscono una lettura rapida e a bassa risoluzione dell’ambiente e quindi funzionano bene anche in condizioni di luce e meteo variabili. Inoltre riescono a tracciare più di 30 oggetti alla volta.

Limiti
Non sono in grado di rilevare piccoli oggetti e neppure di riconoscere alcuni tipi di segnaletica, come ad esempio quella orizzontale.

 

Condizioni di guida e prestazioni delle auto a guida autonoma

Le condizioni di guida influiscono sensibilmente sull’efficienza delle auto a guida autonoma. Le prestazioni infatti cambiano in base alla visibilità, al luogo, al meteo e a molti altri fattori.Per concludere analizziamo alcune condizione di guida comuni e vediamo ora quali sono le tecnologie più idonee.

Scarsa visibilità
Il radar funziona bene sia in condizioni di luce che di buio e può vedere attraverso il maltempo come nebbia, pioggia e neve. Il Lidar è perfettamente funzionante nell’oscurità, ma può essere fortemente influenzato dalle particelle meteorologiche come l’umidità nella nebbia o le gocce di pioggia.

Le fotocamere sono molte volte più percettive degli umani, ma sono comunque sensibili alle condizioni meteorologiche e alle condizioni di luce variabili. I sensori a ultrasuoni sono sensibili alle fluttuazioni di temperatura e al vento.

In città
I dati del sensore di immagine vengono analizzati per rilevare i cartelli stradali e altri segnali come i lampeggiatori o le luci posteriori.

Manovre di prossimità ravvicinata
I sensori ad ultrasuoni sono molto affidabili a distanze più brevi, rendendoli ideali per manovre a chiosco chiuso come il parcheggio parallelo. Anche i sensori di immagine e i Lidar possono essere d’aiuto.

In autostrada
Il radar è l’ideale per le attività di guida in autostrada come il riconoscimento di altre auto e il mantenimento di una distanza adeguata in base alla velocità.

I sensori di immagine interpretano i segnali stradali e sono utili per mantenere l’auto a guida autonoma all’intero della propria corsia.

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