ADAS چیست؟
ADAS مخفف عبارت Advanced driver-assistance systems به معنی سیستم های کمک راننده پیشرفته می باشد.
تقریباً تمام تصادفات وسایل نقلیه ناشی از خطای انسانی است که با سیستم های پیشرفته کمک راننده (ADAS) قابل اجتناب است. نقش ADAS جلوگیری از مرگ و میر و صدمات با کاهش تعداد تصادفات رانندگی و تأثیر جدی حوادث غیر قابل اجتناب است.
سیستم های پیشرفته کمک راننده، ویژگی های تکنولوژیکی هستند که برای افزایش ایمنی رانندگی یک وسیله نقلیه طراحی شده اند. LogisFleet توضیح می دهد که وقتی این سیستم ها به درستی طراحی شوند، که به آنها ADAS نیز گفته می شود، از رابط انسان و ماشین برای بهبود توانایی راننده در واکنش به خطرات در جاده استفاده می کنند.
این سیستم ها ایمنی و زمان واکنش را از طریق سیستم های هشدار اولیه و خودکار افزایش می دهند. برخی از این سیستم‌ها به‌طور استاندارد برای خودروهای خاص ساخته شده‌اند، در حالی که ویژگی‌های پس از فروش و حتی کل سیستم‌ها در دسترس هستند تا در آینده به آنها اضافه شوند تا خودرو را برای راننده شخصی‌سازی کنند.
نوآوری های تکنولوژیکی و برون ریزی های ابتکارات اتوماسیون به میزان زیادی محبوبیت سیستم های ایمنی در وسایل نقلیه را افزایش داده است.
کاربردهای اساسی اضطراری/ ایمنی ADAS شامل موارد زیر است:
- شناسایی و اجتناب از عابر پیاده
- هشدار و اصلاح خروج از خط
- شناسایی علائم راهنمایی و رانندگی
- ترمز اضطراری خودکار
- تشخیص نقاط کور
- ترمزهای ضد قفل
- هشدار برخورد از جلو
- سیستم ایمنی نور بالا
- کنترل کشش
این سیستم های نجات دهنده، کلید موفقیت برنامه های ADAS هستند. آنها جدیدترین استانداردهای رابط را ترکیب می کنند و چندین الگوریتم مبتنی بر دید را برای پشتیبانی از چندرسانه ای بلادرنگ، پردازش مشترک بصری و زیرسیستم های حسگر ادغام شده اجرا می کنند.
تعدیل برنامه های ADAS اولین گام به سوی تحقق وسایل نقلیه خودران است.
تاریخچه ADAS
طبق تجهیزات Greg Smith، سیستم های اولیه ADA در اوایل دهه 2000 در ایالات متحده محبوبیت پیدا کردند، از جمله:
- 2000 Cadillac Deville – دید در شب (NV)
- Toyota 2000 – کنترل کروز لیزری پویا (ACC)
- 2004 Infinity FX – هشدار خروج از خط (LDW)
- 2006 Lexus LS – دستیار حفظ مسیر (LKA)
- 2007 Audi – سیستم کمکی بین خطوط (LDW)
- 2008 GM – هشدار خروج از خط (LDW)
پیش از این، در اواخر دهه 1970، زمانی که اولین سیستم ترمز ضد قفل الکترونیکی به کار گرفته شد، فناوری های مکانیکی بیشتری در خودروهای آمریکایی ظاهر شد.
اداره ملی ایمنی ترافیک بزرگراهی وزارت حمل و نقل ایالات متحده (NHTSA) در سال 2014 اعلام کرد که تمام وسایل نقلیه جدید زیر 10000 پوند (4500 کیلوگرم) باید تا سال 2018 دارای دوربین دید عقب باشند. کاتالیزور این تغییر، قانون ایمنی انتقال کودکان Cameron Gulbransen بود که پس از اینکه یک کودک در سال 2007 توسط ماشینی که از خیابان خارج شده بود، کشته شده بود این قانون را لحاظ کرد.
علاوه بر این دوربین های پشتیبان، سازندگان خودرو چندین فناوری دیگر را برای افزایش ایمنی توسعه دادند. به عنوان مثال، 2013 Cadillac ATS که اولین صندلی راننده هشدار ایمنی ارتعاشی جنرال موتورز را داشت و هنگامی که راننده شروع به خارج شدن از خط می کرد یا هنگام تشخیص خطر از روبرو می لرزید.
ADAS چگونه کار می کند؟
ماشین های خودکار پایه و اساس نسل بعدی دستگاه های متصل به موبایل هستند و پیشرفت های سریعی در خودروهای خودران ایجاد کرده اند. راه حل های کاربردی خودران ها به تراشه های مختلفی تقسیم می شوند که سیستم های روی تراشه systems on a chip (SoC) نامیده می شوند. این تراشه‌ها حسگرها را از طریق رابط‌ها و واحدهای کنترل‌کننده الکترونیکی electronic controller units (ECU) با کارایی بالا به محرک‌ها متصل می‌کنند.
اتومبیل های خودران از انواع برنامه ها و فناوری ها برای به دست آوردن بینایی 360 درجه، هم در نزدیکی (در مجاورت فوری خودرو) و هم دورتر استفاده می کنند. این بدان معناست که طرح های سخت افزاری از شکل های فرآیند پیشرفته تر برای تحقق اهداف عملکرد همیشه بالا استفاده می کنند و در عین حال همزمان تقاضای قدرت و ردپا را کاهش می دهند.
تکیه بر ADAS چه چالش هایی دارد؟
معایب ADAS شامل موارد زیر است:
بیمه‌های آمریکایی به طور کلی برای خودروهای مجهز به ADAS تخفیفی برای راننده ارائه نمی‌دهند. این به دلیل فقدان تقاضای محکم از سوی تولیدکنندگان خودرو است که ایمنی را در جاده‌ها افزایش می‌دهد، اگرچه برخی از شرکت‌های بیمه پتانسیل قابل توجه ADAS را برای کاهش تعداد تصادفات رانندگی تشخیص داده‌اند.
انتخاب ها، آموزش و چالش های انجام شده، در حالی که این فناوری در بازار موجود است، بسیاری از رانندگان در انتخاب گزینه‌ها سردرگم شده اند، زیرا نمی‌دانند چگونه بهترین گزینه را انتخاب کنند. علاوه بر این، حتی با نصب و اجرای چنین سیستم‌هایی، موضوع آموزش رانندگان برای استفاده حداکثری از آنها به منظور به حداکثر رساندن عوامل محدودکننده خطر نیز وجود دارد.
به عنوان پیشرفت فناوری و مهندسی وسیله نقلیه، ویژگی های ADAS را نیز انجام دهید. این سیستم های ایمنی در حال حاضر برخی از ویژگی های مورد علاقه رانندگانی هستند که به دنبال وسیله نقلیه جدید و ایمن تر خود هستند.
برنامه های ADAS چیست؟
طبق گفته Global Edge Soft، ADAS نسل آینده اتصال شبکه بی سیم را برای فعال کردن Vehicle to Vehicle (V2V) (وسیله نقلیه به وسیله نقلیه) و Vehicle to Infrastructure (V2I یا V2X) (وسیله نقلیه به سازمان) پیاده سازی خواهد کرد و باعث افزایش محبوبیت این سیستم ها می شود. به بیان ساده، خودروها می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و از طریق یک پردازنده مرکزی عالی، تجربه رانندگی ایمن و خودکارتری را ارائه دهند.
اگرچه رشد نوآوری سیستم ADA محبوبیت نمایی را کسب کرده است ، اما بازار محدودیت هایی را در پیشبرد این فناوری در مقیاس بزرگ تجربه کرده است. یکی از بزرگترین محدودیت ها مقیاس پذیری و هزینه هنگفت آن است. وارد کردن این سیستم‌ها به خودروهای کارخانه‌ای مستلزم هزینه‌های زیادی در سطوح مختلف انطباق، استانداردهای ایمنی و موارد دیگر است.
علاوه بر این، افزایش کارایی و عملکرد سیستم ها با قیمت گزاف همراه است. حتی با وجود موانع فعلی، انتظار می رود که بازار ADAS برای منطقه آسیا و اقیانوسیه تا سال 2023 با نرخ رشد 28.6 درصد بین سال های 2018-2023 به 9.69 میلیارد دلار برسد.
پیشرفت های قابل توجه ایمنی خودرو در گذشته (به عنوان مثال، شیشه های مقاوم در برابر شکست، کمربندهای ایمنی سه نقطه ای، کیسه های هوا) اقدامات ایمنی غیرفعال بودند که برای به حداقل رساندن آسیب در هنگام تصادف طراحی شده بودند. امروزه، سیستم های ADAS به طور فعال ایمنی را با کمک دید تعبیه شده با کاهش وقوع تصادفات و آسیب به سرنشینان بهبود می بخشند.
پیاده سازی دوربین ها در خودرو شامل یک عملکرد هوش مصنوعی جدید است که از ترکیب حسگرها برای شناسایی و پردازش اشیا استفاده می کند. ادغام حسگرها، مشابه نحوه پردازش اطلاعات توسط مغز انسان، مقادیر زیادی داده را با کمک نرم افزارهای تشخیص تصویر، حسگرهای فراصوت، Lidar و رادار ترکیب می کند. این فناوری می تواند از نظر فیزیکی سریعتر از یک راننده انسانی پاسخ دهد و همچنین می تواند جریان ویدئو را بلادرنگ تجزیه و تحلیل کند، آنچه را که ویدئو نشان می دهد تشخیص دهد و نحوه واکنش به آن را تعیین کند.
برخی از رایج ترین کاربردهای ADAS عبارتند از:
کنترل کروز تطبیقی Adaptive Cruise Control
کنترل کروز تطبیقی بویژه در بزرگراه‌ها مفید است، جایی که رانندگان برای نظارت بر سرعت خود و سایر خودروها در مدت زمان طولانی مشکل دارند. کنترل کروز پیشرفته می تواند در مواجهه با اشیا در مناطق نزدیک بی درنگ و به‌طور خودکار خودرو را شتاب دهد، سرعتش را کم کند و گاهی اوقات خودرو را متوقف کند.
نور پیکسلی و نور با شعاع بالای خیره کننده Glare-Free High Beam and Pixel Light
نور پیکسلی و نور با شعاع بالای خیره کننده از حسگرها برای تطبیق با تاریکی و محیط اطراف خودرو بدون ایجاد مزاحمت برای خودروهای اطراف استفاده می‌کند. این کاربرد جدید چراغ های جلویی، چراغ های وسایل نقلیه دیگر را تشخیص می دهد و چراغ های خودرو را به سمت دور هدایت می کند تا از کور شدن موقت دیگر رانندگان جاده جلوگیری کند.
کنترل نور تطبیقی Adaptive Light Control
کنترل نور تطبیقی، چراغ‌های جلوی خودرو را با شرایط نور خارجی تطبیق داده و قدرت، جهت و چرخش چراغ‌های جلو را بسته به محیط و تاریکی خودرو تغییر می‌دهد.
پارک اتوماتیک Automatic Parking
پارک خودکار به رانندگان کمک می کند تا از مناطق خارج از دید مطلع شوند تا بدانند چه زمانی فرمان را بچرخانند و بایستند. خودروهای مجهز به دوربین دید عقب نسبت به آینه های بغل سنتی دید بهتری به محیط اطراف خود دارند. برخی از سیستم ها حتی می توانند بدون کمک راننده با ترکیب ورودی چند سنسور، عملیات پارک کردن خودرو را به طور خودکار تکمیل کنند.
کمک پارک خودکار Autonomous Valet Parking
پارکینگ خودکار یک فناوری جدید است که از طریق شبکه بندی حسگر خودرو، ارتباطات شبکه 5G و سرویس ابری که وسایل نقلیه خودران را در مناطق پارکینگ مدیریت می کند، کار می کند. حسگرها اطلاعاتی را در مورد اینکه خودرو کجاست، کجا باید برود و چگونه ایمن به آنجا برود به وسیله نقلیه ارائه می کنند. تمام این اطلاعات به صورتی هدفمند برای انجام شتاب گیری، ترمز و فرمان تا زمانی که خودرو به طور ایمن پارک شود استفاده می شوند.
سیستم ناوبری
سیستم‌های ناوبری خودرو دستورالعمل‌های روی صفحه و اعلان‌های صوتی را ارائه می‌کنند تا به رانندگان کمک کنند در حالی که روی جاده تمرکز می‌کنند مسیری را دنبال کنند. برخی از سیستم‌های ناوبری می‌توانند داده‌های دقیق ترافیکی را نمایش دهند و در صورت لزوم، مسیر جدیدی را برای جلوگیری از ترافیک طراحی کنند. سیستم‌های پیشرفته حتی ممکن است نمایشگرهای سربالا را برای کاهش حواس‌پرتی راننده ارائه دهند.
دید در شب Night Vision
سیستم های دید در شب رانندگان را قادر می سازند چیزهایی را ببینند که دیدن آنها در شب دشوار یا غیرممکن است. سیستم دید در شب به دو دسته تقسیم می شود:
سیستم‌های دید در شب فعال نور مادون قرمز را طراحی می‌کنند و سیستم‌های غیرفعال به انرژی حرارتی که از ماشین‌ها، حیوانات و سایر اشیاء به دست می‌آید متکی هستند.
نظارت بر منطقه خارج از دید Unseen Area Monitoring
سیستم‌های تشخیص ناحیه نامرئی از حسگرها برای ارائه اطلاعات مهم به رانندگان استفاده می‌کنند که به دست آوردن آنها دشوار یا غیرممکن است. برخی از سیستم‌ها زمانی که جسمی را در ناحیه نامرئی راننده تشخیص می‌دهند، زنگ هشدار را به صدا در می‌آورند، مانند زمانی که راننده سعی می‌کند به یک خط اشغال شده حرکت کند.
ترمز اضطراری خودکار Automatic Emergency Braking
ترمز اضطراری خودکار برای تشخیص اینکه آیا راننده در حال برخورد با خودروی دیگر یا اشیاء دیگر در جاده است از سنسورهایی استفاده می کند. این کاربرد می تواند فاصله ترافیک اطراف را اندازه گیری کند و راننده را از هر خطری آگاه کند. برخی از سیستم‌های ترمز اضطراری می‌توانند اقدامات ایمنی پیشگیرانه مانند بستن کمربند ایمنی، کاهش سرعت و درگیر کردن فرمان تطبیقی برای جلوگیری از برخورد را انجام دهند.
تثبیت باد شدید Crosswind Stabilization
این ویژگی نسبتاً جدید ADAS از خودرو در مقابله با بادهای شدید پشتیبانی می کند. سنسورهای موجود در این سیستم می‌توانند فشار شدید باد وارد بر خودرو را در حین رانندگی تشخیص دهند و روی چرخ‌هایی که تحت تأثیر اختلال باد هستند، ترمز کنند.
تشخیص خواب آلودگی راننده Driver Drowsiness Detection
تشخیص خواب آلودگی راننده به رانندگان در مورد خواب آلودگی یا سایر عوامل حواس پرتی در جاده هشدار می دهد. راه های مختلفی برای تعیین اینکه آیا توجه راننده کاهش یافته یا نه وجود دارد. در یک مورد، حسگرها می توانند حرکت سر و ضربان قلب راننده را تجزیه و تحلیل کنند تا مشخص کنند که آیا خواب آلودگی را نشان می دهند یا خیر. سیستم‌های دیگر هشدارهای راننده را مشابه سیگنال‌های هشدار برای تشخیص خط صادر می‌کنند.
سیستم نظارت بر رانندگان Driver Monitoring System
سیستم مانیتورینگ راننده روش دیگری برای سنجیدن توجه راننده است. حسگرهای دوربین می توانند بررسی کنند که آیا چشم راننده به جاده است یا بسته شده است. سیستم‌های مانیتورینگ راننده می‌توانند با صداها، لرزش‌های فرمان یا چراغ‌های چشمک زن به رانندگان هشدار دهند. در برخی موارد، خودرو اقدامات شدیدی را انجام می دهد که وسیله نقلیه را به طور کامل متوقف می کند.
5G و V2X
این ویژگی جدید 5G ADAS ارتباط بین وسیله نقلیه و سایر وسایل نقلیه یا عابران پیاده را با قابلیت اطمینان بیشتر و تأخیر کمتر، که معمولاً به عنوان V2X شناخته می شود، فراهم می کند. امروزه میلیون ها وسیله نقلیه برای ناوبری بلادرنگ به شبکه های تلفن همراه متصل می شوند. این نرم افزار متدهای موجود و شبکه تلفن همراه را برای بهبود آگاهی موقعیتی، کنترل یا پیشنهاد تنظیمات سرعت برای محاسبه تراکم ترافیک و ارائه به روز رسانی بصورت بلادرنگ برای نقشه های GPS بهبود می بخشد. V2X برای پشتیبانی از به‌روزرسانی‌های نرم‌افزار هوایی برای طیف گسترده‌ای از سیستم‌های مبتنی بر نرم‌افزار در خودروها، از به‌روزرسانی نقشه گرفته تا رفع اشکال‌ها تا به‌روزرسانی‌های امنیتی و موارد دیگر، ضروری است.
چرا ADAS اهمیت دارد؟
بر اساس یادداشت تحقیقاتی درباره حقایق ایمنی ترافیک در آگوست 2016 توسط اداره ملی ایمنی ترافیک بزرگراه (NHTSA)، “مردم 35092 نفر را در تصادفات در جاده های ایالات متحده در طول سال 2015 از دست داد.” این افزایش 7.2 درصدی «بزرگترین درصد افزایش در نزدیک به 50 سال» بود. تجزیه و تحلیل انجام شده نشان داد که حدود 94 درصد از این تصادفات ناشی از خطای انسانی و بقیه ناشی از خرابی های محیطی و مکانیکی است.
فرصت کاهش تصادفات رانندگی، ADAS را ضروری تر می کند. ترمز اضطراری خودکار، تشخیص عابر پیاده، دید فراگیر، کمک پارکینگ، تشخیص خواب آلودگی راننده و تشخیص نگاه از جمله بسیاری از برنامه های ADAS هستند که به رانندگان با عملکردهای ایمنی حیاتی برای کاهش تصادفات و نجات جان افراد کمک می کنند.
آینده ADAS چه خواهد بود؟
افزایش میزان سخت افزار و نرم افزار الکترونیکی خودرو مستلزم تغییرات قابل توجهی در فرآیند طراحی خودروهای امروزی برای رسیدن به همگرایی اهداف متضاد است:
- افزایش قابلیت اطمینان
- کاهش هزینه ها
- سیکل های توسعه کوتاه تر
این روند از واحدهای کنترل‌کننده الکترونیکی ADAS (ECU) به یک کنترل‌کننده دامنه یکپارچه‌تر ADAS با ECU متمرکز تغییر می‌کند. این بدان معنی است که ما در حال حاضر در سطحی هستیم که SAE بین المللی به عنوان سطح 2 (اتوماسیون رانندگی جزئی) تعیین می کند جایی که وسیله نقلیه می تواند هم فرمان را کنترل کند و هم شتاب گیری و کاهش سرعت را کنترل کند، اما به دلیل اینکه یک انسان روی صندلی راننده می نشیند و می تواند کنترل را به دست بگیرد، از رانندگی خودکار ماشین در هر زمانی کوتاهی می کند.
حرکت به سمت ساخت خودروهای کاملاً خودران- وسایل نقلیه ای که می توانند محیط خود را حس کنند و بدون دخالت انسان کار کنند – مستلزم افزایش معماری الکترونیکی این وسایل نقلیه است.
با افزایش معماری الکترونیکی حجم داده ها افزایش می یابد. برای مدیریت این داده ها، کنترل کننده های دامنه یکپارچه جدید به عملکرد محاسباتی بالاتر، مصرف انرژی کمتر و بسته بندی کوچکتر نیاز دارند.
استفاده از پردازنده‌های 64 بیتی، شبکه‌های عصبی و شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی برای مدیریت حجم بالای داده‌ها نیازمند جدیدترین ویژگی‌های نیمه‌رسانا، تکنولوژی های فرآیند نیمه‌رسانا و فناوری‌های بهم پیوسته برای پشتیبانی از قابلیت‌های ADAS می باشد.
کاهش ماژول‌های الکترونیکی منجر به معماری‌های محاسباتی متمرکز می‌شود که به بلوک‌های ساختمانی حیاتی خودرو، از جمله پردازنده‌هایی با قابلیت‌های پردازش بینایی، شبکه‌های عصبی و همجوشی حسگرها نیاز دارد. و این باید با توجه به نیاز به کیفیت، ایمنی و امنیت به دست آید.
هر بخش از خودرو به گونه ای طراحی شده است که بیشتر به هم متصل باشد و به طراحان زیرسیستم و SoC نیاز دارد تا دامنه اقدامات ایمنی را فراتر از اقدامات سنتی انجام شده برای اطمینان از ایمنی فیزیکی گسترش دهند. استفاده از جدیدترین تکنیک‌های تعبیه‌شده بینایی کامپیوتری و یادگیری عمیق در SoC های خودرو، دقت، کارایی انرژی و عملکرد بیشتری را برای سیستم‌های ADAS به ارمغان می‌آورد.
