Gracias por el A2A … Las otras respuestas son realmente bastante informativas. Intentaré agregar más información.
Por el momento, abstengámonos de llamar a estos autos “sin conductor”. Ninguno de los prototipos que ves hoy (excepto el de Google) no tiene conductor. Usemos el término “vehículos autónomos (AV)” o “conducción autónoma (AD)”.
Un vehículo autónomo se basa principalmente en tres bloques funcionales:
- ¿Qué tipo de sensores se utilizan para Egg Minder Project?
- ¿Cuál es el costo de los sensores de inducción utilizados en los semáforos?
- ¿Cuáles son los diferentes tipos de sensores disponibles para la aplicación IOT?
- ¿No podrían los Estados Unidos usar sensores electrónicos a lo largo de la frontera mexicana para detectar la inmigración ilegal?
- ¿Cómo procesa y filtra una puerta de enlace IoT los datos que provienen de los sensores antes de enviarlos a la nube? ¿Cómo se modifican los datos por la puerta de enlace?
- PERCEPCIÓN (sensores)
- TOMA DE DECISIONES (Algoritmos y Procesamiento)
- MANIPULACIÓN (Actuadores)
Estamos tratando aquí con los sistemas de percepción 1º. Los sistemas de percepción o sensores AD se clasifican principalmente en dos formas, a saber.
- Sensores propioceptivos (responsables de detectar el estado del vehículo, como codificadores de ruedas, unidades de medición de inercia, etc.)
- Sensores exteroceptivos (responsables de detectar el ambiente circundante como cámaras, LiDAR, RADAR, ultrasonidos, etc.)
Los sensores exteroceptivos son de particular importancia para cualquier aplicación AD ya que tiene que lidiar con el entorno externo. Los siguientes son algunos ejemplos: –
- Basado en visión (cámaras): – Los sistemas basados en cámara son mono visión, es decir, tienen una fuente de visión o estéreo, es decir, un conjunto de múltiples (normalmente dos) cámaras mono visión, al igual que la vista humana. Dependiendo de las necesidades, pueden montarse en las rejillas delanteras, los espejos laterales y la puerta trasera, el parabrisas trasero, etc. Monitorean de cerca los vehículos cercanos, las marcas de los carriles, las señales de velocidad, las luces de carretera, etc. y advierten al conductor cuando el automóvil está en peligro de una colisión inminente con un peatón o un vehículo que avanza. Sin embargo, los sistemas de cámara más avanzados no solo detectan obstáculos, sino que también los identifican y predicen sus trayectorias inmediatas utilizando algoritmos avanzados.
Fuente: Mobileye
- RADAR : – Se utilizan RADAR automotrices de corto y largo alcance (principalmente en la banda estrecha, es decir, 27–77 GHz) para aplicaciones AD. Los radares de corto alcance, como su nombre indica, “detecta” el entorno en las proximidades de un automóvil (~ 30 m) y, especialmente a bajas velocidades; mientras que los radares de largo alcance cubren distancias relativamente largas (~ 200 m) generalmente a altas velocidades. En general, el sensor de radar adquiere información de objetos cercanos como la distancia, el tamaño y la velocidad (si se está moviendo) y advierte al conductor si se detecta una colisión inminente. Si el conductor no interviene dentro del tiempo estipulado (después de la advertencia), la entrada del radar puede incluso activar controles avanzados de dirección y frenado para evitar el choque. Las capacidades de alta precisión y agnósticas para el clima de los radares los hacen un ajuste permanente para cualquier prototipo de vehículo autónomo, a pesar de las condiciones ambientales. En el futuro, con la introducción de la tecnología de radar de banda ultra ancha (alta frecuencia ~ 100 GHz), los radares proporcionarán información más precisa, serán más pequeños, más baratos y más confiables.
- LiDAR: – En términos simples, los LiDAR son “radares basados en luz” que envían pulsos láser invisibles y determinan su tiempo de retorno para crear un perfil 3D alrededor del automóvil. A diferencia de las cámaras y los radares, los LiDAR no detectan técnicamente los objetos cercanos; más bien los “perfilan” iluminando los objetos y analizando el camino de la luz reflejada. Esto, cuando se repite más de un millón de veces por segundo, produce una imagen de alta resolución. Dado que el sensor LiDAR utiliza luz emitida, su funcionamiento no se ve afectado, a pesar de la intensidad de la luz ambiental, lo que significa la misma intensidad en la noche o el día, nubes o sol, sombras o luz solar. El resultado es una mayor precisión de percepción y alta resistencia a la interferencia. Actualmente, los sensores LiDAR tienen un precio muy alto. El LiDAR solo hace que todo el conjunto de sensores que entra en un vehículo sea exorbitantemente alto. Por ejemplo, el automóvil sin conductor de Google presenta un LiDAR de Velodyne de alta calidad que cuesta $ 75,000. En el futuro, con la tecnología de estado sólido, el costo disminuirá drásticamente, lo que hace que los LiDAR sean indispensables para cualquier AV.
Fuente: Velodyne LiDAR
- Ultrasonidos: – Los sensores ultrasónicos usan el mismo principio de “tiempo de vuelo” que RADAR, excepto por el hecho de que el primero usa ondas de sonido de alta frecuencia en lugar de microondas. Las emisiones ultrasónicas son efectivamente ondas sonoras con frecuencias más altas que las audibles para el oído humano, adecuadas para aplicaciones de corto a mediano alcance a baja velocidad. Utilizando los tiempos de eco de las ondas de sonido que rebotan en los objetos cercanos, los sensores pueden identificar qué tan lejos está el vehículo de dicho objeto y alertar al conductor cuanto más se acerca el vehículo. Los fabricantes de automóviles ya están utilizando estos sensores, aunque solo para las aplicaciones de corto alcance. Por ejemplo, el sedán Modelo S de Tesla está equipado con 12 sensores ultrasónicos de largo alcance que proporcionan una visión de 360 grados para aumentar el sistema RADAR orientado hacia adelante, a fin de habilitar su sistema de piloto automático.
Fuente: Bosch
- Sensores de velocidad de la rueda: – Los sensores de velocidad de la rueda están diseñados para la aplicación de detección de vuelco. Registran la velocidad de las ruedas midiendo las aceleraciones tanto en el eje longitudinal como vertical del vehículo y comunican esta información a los sistemas de seguridad de conducción. Puede detectar un evento de vuelco del vehículo utilizando la señal de velocidad angular y un algoritmo de detección de vuelco. Los sensores de velocidad de las ruedas pueden ser pasivos, es decir, con una fuente de energía adicional o activos . Los sistemas de frenos antibloqueo (ABS) iniciales se basaban en sensores pasivos cuya señal solo podía evaluarse dentro del rango de velocidad de 5-10 mph. Hoy en día, los sensores activos se están volviendo más populares debido a su naturaleza “digital” que utiliza la unidad de control directamente, sin necesidad de conversión. Los sensores de rueda activos también proporcionan información de velocidad más precisa, que puede ser utilizada por otros sistemas eléctricos del vehículo, como dispositivos de navegación.
Fuente: Bosch
Muy bien, ahora que tenemos una idea bastante clara sobre qué sensores se usan principalmente en aplicaciones AD; Es importante profundizar más en ciertos aspectos.
AV no son simplemente una gran constelación de sensores que trabajan juntos. Hay un adagio robótico común: “la detección es fácil, la percepción es difícil”. Para habilitar las funciones AD, el vehículo debe percibir el entorno con muy alta precisión y fiabilidad . Los sensores deben aprender gradualmente de su entorno y ser lo suficientemente inteligentes como para abstenerse de detectar los “falsos positivos”, es decir, los objetos fantasmas y los “falsos positivos”, es decir, la ceguera . Los vehículos modernos dependen de una combinación de diferentes sensores y, lo que es más importante, de su capacidad para “fusionar” los datos (a veces a 1 gbps) que emanan de varias fuentes. Esto se conoce comúnmente como fusión de sensores.
Cada tecnología de sensor tiene sus propias deficiencias, lo que dificulta que cualquiera de ellos se use como un sistema independiente. Los sistemas basados en la visión pueden verse afectados en escenarios de mal tiempo. Además, qué sucede si un sensor importante falla o produce resultados erróneos debido a su mal funcionamiento.
A pesar de las capacidades de cada sistema basado en sensores, la falla de cualquiera o todos los sensores es insoportablemente alta. Una forma de minimizar esto es fusionando las fortalezas de las unidades de sensores heredadas y avanzadas del vehículo y creando múltiples patrones de datos superpuestos para garantizar que la calidad de la entrada sensorial procesada sea lo más precisa posible. Un sistema de sensor fusionado combina los beneficios de múltiples sensores, es decir, radares, LiDAR, GPS y cámaras para construir una hipótesis sobre el estado del entorno en el que se encuentra el vehículo.
Espero que esto responda las preguntas de manera integral.
