In macchina con l’aiutino

La vita moderna ormai non può prescindere dalla mobilità. La pandemia ha portato ad una riflessione su quale mobilità sia effettivamente necessaria, in particolare relativa al lavoro, ma la mobilità, in particolare su strada, rimane una esigenza necessaria.

Ma sappiamo che muoversi sulla strada comporta anche molti rischi e tutti noi vogliamo essere il più sicuri possibile sulla strada. A tal fine, la maggior parte delle auto moderne è dotata di sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS, Advanced Driving Assistance Systems) che aiutano a ridurre le probabilità di incidente. Questi sistemi utilizzano dei sensori, radar, lidar e telecamere, per monitorare le condizioni stradali intorno al veicolo e avvisano – o addirittura intervengono – se si sta creando una situazione potenzialmente pericolosa.

ADAS è un termine generico che comprende molti sistemi diversi. Spesso vengono chiamati “dispositivi di sicurezza per il conducente” o “dispositivi di sicurezza attiva/preventiva”. Alcuni di essi sono obbligatori per legge sui nuovi modelli di veicolo da luglio 2022, e nei prossimi anni saranno obbligatori su tutti i nuovi veicoli, insieme ad altri che vengono richiesti dai legislatori per continuare a migliorare la sicurezza stradale e di ridurre le vittime della strada.

La sicurezza è anche un aspetto che molti considerano nell’acquisto di un nuovo veicolo. Per questo tutti i costruttori di veicoli prevedono, di serie o come optional, ulteriori sistemi ADAS rispetto a quelli richiesti obbligatori per legge.

Nel seguito vengono descritti i principali sistemi ADAS che possiamo trovare sulle nostre vetture.

La frenata automatica di emergenza

La frenata automatica o autonoma di emergenza (AEB, Autonomous Emergency Braking) è un sistema ADAS in grado di attivare una frenata del veicolo fino al suo completo arresto, quando i sensori rilevano una collisione imminente. Questo sistema è così efficace nel ridurre la probabilità, o almeno la gravità, di un incidente che gli esperti di sicurezza l’hanno definita il più importante progresso in materia di sicurezza automobilistica dopo la cintura di sicurezza.Esistono diversi tipi di frenata automatica di emergenza. La soluzione più semplice opera solo a velocità contenuta (circa 60 Kmh) e rileva solo un veicolo fermo o che sta rallentando davanti al proprio veicolo. Sistemi più avanzati possono funzionare a velocità più elevate e possono rilevare ciclisti e pedoni.

In generale i sistemi avvisano inizialmente il guidatore con un segnale acustico del potenziale pericolo, e, se questi non interviene, avviano la fermata di emergenza quando comprendono che l’incidente non sia più evitabile con un intervento da parte del guidatore.

L’arresto è molto brusco perché l’auto applica tutta la forza frenante disponibile, cosa che difficilmente riesce a fare il guidatore. Si attivano anche i pretensionatori delle cinture di sicurezza, che riportano i passeggeri nella corretta posizione sul sedile, al fine di permettere un intervento corretto ed efficace dei sistemi di sicurezza passiva (airbag). Alla fine, l’urto sarà evitato o, quantomeno, molto ridotto nelle sue conseguenze.

Mantenimento della corsia di marcia

Questo sistema aiuta a mantenere correttamente il veicolo al centro della corsia di marcia, o all’interno della carreggiata su strade prive di strisce che delimitano la corsia. Una telecamera, normalmente posta sul parabrezza, rileva i bordi strada/corsia e fa intervenire il sistema nel caso il veicolo stia uscendo di strada, oppure dalla corsia, senza che il guidatore abbia manifestato, con le frecce, l’intenzione di eseguire tale manovra.

Nei primi sistemi l’avviso era di tipo visivo (spia) ed acustico (bip). Ora i sistemi tendono ad intervenire direttamente sullo sterzo, applicando una coppia sul volante nella direzione corretta, che cioè riporta il veicolo al centro della corsia/strada.

Quando la coppia è sufficiente a riportare il veicolo nella corretta posizione abbiamo un vero e proprio sistema di mantenimento della corsia di marcia (lane keeping in inglese). Ovviamente il sistema lascia il guidatore libero di intervenire comunque, anche senza azionare le frecce, nel caso si debba evitare un ostacolo improvviso. Nei sistemi più sofisticati l’intervento viene anche modulato sulla base del “rischio” di eseguire una manovra di cambio corsia. Se ad esempio nella corsia di fianco sta per sopraggiungere (da davanti o da dietro) un altro veicolo, l’intervento sarà molto più “forte”, cioè applicando una coppia più elevata.

Monitoraggio angolo cieco

A molti sarà capitato di iniziare un sorpasso mettendo la freccia e sentirsi subito “clacsonati” perché dietro di noi un altro veicolo aveva già iniziato un sorpasso nei nostri confronti. Eppure, avevamo guardato nello specchietto. Questo succede perché esiste un ”angolo cieco” di fianco al nostro veicolo, dove non si riesce a percepire un eventuale veicolo presente in questa zona tramite gli specchi retrovisori. Per ovviare a questo molti veicoli dispongono di sensori appositi che avvisano quando un veicolo ci sta sorpassando, a sinistra come a destra, con un avviso visivo, spia luminosa, avviso che diventa acustico se mettiamo la freccia manifestando l’intenzione di muoverci verso quella direzione. La spia viene messa solitamente nel campo visivo che comprende lo specchietto retrovisore per permettere al guidatore di verificare con un solo sguardo l’assenza di veicoli nella corsia dove intende immettersi, sia con lo specchio che grazie al sistema.

Ausilio al parcheggio

La manovra di parcheggio è spesso resa difficile per la difficoltà di vedere gli ostacoli in prossimità del proprio veicolo, in particolare nella zona posteriore. Per questo ci vengono in aiuto i sensori di parcheggio, sensori che sono distribuiti intorno al veicolo e misurano la presenza di ostacoli vicini al veicolo, anche a pochi centimetri. L’avviso è di tipo acustico, in funzione della distanza dall’ostacolo, spesso abbinato ad una “mappa” che ci indica le misure di tutti i vari sensori per permettere di comprendere meglio come procedere nel parcheggio. A volte questo sistema è integrato da una telecamera che ci permette di vedere l’area posteriore del veicolo. Per i sistemi più sofisticati ci sono diverse telecamere che permettono di costruire artificialmente una “visione dall’alto” che rende semplice comprendere la situazione.

Grazie a dei sensori specifici in grado di “misurare” la zona di parcheggio, il sistema può guidare il veicolo nell’eseguire la manovra in modo semiautomatico: il sistema ADAS controlla lo sterzo mentre il guidatore controlla acceleratore, freno e cambio. Infine, esistono anche soluzioni dotate di radar posteriore che aiutano ad “uscire” dal parcheggio in retromarcia, segnalando la presenza di veicoli che si stanno avvicinando, sulla strada dove stiamo per fare retromarcia. 

Cruise Control Adattativo

Il radar che ci avvisa di un imminente incidente può anche essere utilizzato per controllare la velocità del veicolo e adattarla al veicolo che precede. I sistemi di cruise control sono oramai molto diffusi e permettono di impostare una velocità che poi il veicolo mantiene automaticamente. Ma il guidatore deve restare attento ad eventuali veicoli più lenti e riprendere il controllo della velocità del veicolo quando li si incontra.  Avendo un radar si può evitare questo. Quando il nostro veicolo incontra un altro veicolo, più lento rispetto alla velocità impostata, si adegua a seguirlo e controlla non più la velocità ma la distanza da esso, per mantenerla secondo le indicazioni del guidatore. Il Cruise Control diventa quindi “adattativo” alla situazione di traffico. Questo sistema non solo migliora la sicurezza, ma soprattutto il comfort di guida, evitando al guidatore le continue operazioni di controllo velocità che deve fare nel seguire un altro veicolo.

Altri sistemi ADAS

Grazie alla presenza dei sensori, radar e telecamere, sono possibili altre funzioni che possono aiutare il guidatore nel suo compito:

• Controllo automatico dei fari. Spegne gli abbaglianti quando si incrocia un altro veicolo, oppure sterza il fascio quando si affronta una curva.
• Riconoscimento dei segnali stradali, soprattutto limiti di velocità
• Intelligent Speed Adaptation, controllo della velocità secondo i limiti. Il guidatore viene avvisato se ha superato il limite di velocità in quel tratto di strada, limite ricavato dal riconoscimento dei segnali stradali o dalle mappe del navigatore. Se ha impostato il cruise control, la velocità viene adeguata automaticamente al limite.
•  Visione notturna, grazie ad uno speciale sensore ad infrarossi, migliora sensibilmente la visibilità a distanza di notte, in particolare per vedere persone o animali (che emettono maggiormente radiazioni infrarosse).

Sistemi ADAS obbligatori da luglio 2022

La Commissione europea ha emesso una nuova normativa GSR (General Safety Regulation) che rende obbligatoria sui nuovi modelli veicolo a partire da luglio 2022, la presenza, di serie, di:

• Frenata automatica di emergenza
• Sistema di mantenimento della corsia di marcia
• Intelligent Speed adaptation
• Sensori di parcheggio o telecamera posteriore

Oltre ad altri sistemi non ADAS ma che migliorano la sicurezza, come l’avviso di stanchezza o distrazione del guidatore.

Come funzionano gli ADAS

Come è facile intuire per funzionare gli ADAS devono conoscere cosa circonda il veicolo, e quindi:

• La geometria stradale, la delimitazione della corsia di marcia
• La presenza o meno di ostacoli, la loro dimensione e posizione
• La presenza di altri veicoli (o pedoni, ciclisti, ecc.), la loro posizione, velocità e direzione.

Queste informazioni sono ricavate da una serie di sensori, il cui numero e tipo dipende dai sistemi ADAS presenti.

I sensori sono di diverso tipo, in particolare:

• Telecamere
• Radar a microonde
• Radar a luce laser, lidar (laser radar)
• Sensori ad ultrasuoni
  
  

Telecamere

Le telecamere vanno molto bene per distanze brevi e medie (fino a 70-100 metri), permettono di rilevare anche la forma degli ostacoli e quindi identificarli (veicoli, pedoni, ecc.) Permettono di rilevare anche figure “disegnate”, come le strisce delle corsie o i segnali stradali. È quindi l’unico sensore utilizzabile per il mantenimento della corsia di marcia oppure il riconoscimento dei segnali stradali.

Non misurano direttamente la distanza dell’oggetto che vedono, per poter essere misurata la distanza occorre poter disporre di più telecamere (realizzando un sistema stereoscopico simile a quello umano). Le prestazioni della telecamera sono affette dalle condizioni ambientali, in presenza di nebbia, pioggia, neve, ecc. funzionano male. Anche il sole di fronte può “accecare” almeno in parte la telecamera. Di notte devono disporre di una sorgente per illuminare la scena che stanno osservando.  Lo sviluppo tecnologico ha però reso disponibili sensori ad alta dinamica e particolarmente sensibili, in grado quindi di ridurre questi problemi.

Radar a microonde

Funzionano molto bene per lunghe distanze, fino a 150-200 metri, ma anche per distanze relativamente corte, pochi metri. Possono misurare direttamente la distanza come anche la velocità relativa (grazie all’effetto doppler).  Non riconoscono la forma dell’oggetto. La misura di presenza e distanza degli ostacoli avviene come per i radar militari/civili. Viene emesso un segnale radio su una direzione precisa e si misura il tempo al quale si riceve il segnale riflesso (tempo di volo). Sapendo che il segnale viaggia alla velocità della luce, dal tempo è possibile ricavare la distanza dell’ostacolo: maggiore è il tempo e più lontano è l’ostacolo.

Il segnale emesso ha una sua frequenza precisa. Se l’ostacolo si muove relativamente al sensore, cioè cambia la distanza dal nostro veicolo, la frequenza del segnale riflesso cambia: più alta se l’oggetto si avvicina, più bassa se si allontana. Misurando quindi la variazione di frequenza è possibile quindi ricavare la velocità relativa dell’ostacolo, ovviamente lungo la direzione veicolo-ostacolo. Se la velocità è la stessa del nostro veicolo, ma in direzione opposta, significa che l’oggetto è fermo. Il radar non viene limitato dalle condizioni atmosferiche, funziona anche in presenza di nebbia. Di notte funziona come di giorno. È quindi la soluzione preferita per sistemi anticollisione, sia a lunga che a media distanza.

Laser Radar, lidar

Funziona con lo stesso principio del radar a microonde, ma utilizza luce laser infrarossa, che è invisibile all’occhio umano, con potenze medie non pericolose (l’infrarosso anche se non visibile può danneggiare l’occhio). È più preciso rispetto al radar a microonde, ma è influenzato dalle condizioni meteo, nebbia, pioggia, ecc. Funziona, come il radar, anche di notte senza problemi. Come nel caso del radar a microonde misura sia la distanza che la velocità relativa dell’ostacolo.

Sensori ad ultrasuoni

Rilevano solo ostacoli entro pochi metri, per cui sono ideali per la funzione di assistenza al parcheggio. Il principio è lo stesso del radar, ma il segnale è di tipo acustico, ad una frequenza ultrasonica non percepibile dall’uomo o dagli animali.

Possiamo fidarci di questi sistemi?

Lo sviluppo di questi sistemi ADAS è iniziato nei primi anni Novanta dello scorso secolo, hanno quindi oltre trent’anni alle spalle che ne garantiscono una certa maturità tecnologica e funzionale.

Ma nonostante questo possono anche essi, come l’uomo, essere affetti da errore. Soprattutto nell’interpretazione dello scenario: un ostacolo per essere effettivamente pericoloso deve trovarsi sulla traiettoria del veicolo, e quindi occorre che il sistema interpreti quello che vede per determinare l’effettiva pericolosità dell’ostacolo.

Chi sviluppa questi sistemi deve anche essere molto attento a limitare i “falsi” allarmi. Una brusca frenata del veicolo, in una situazione di non reale pericolo, può essere fastidiosa ed anche pericolosa.

Il fattore principale per rimanere sicuri sulla strada rimane quindi quello di guidare con attenzione e prudenza. Le funzioni ADAS sono un ausilio per migliorare la sicurezza, non sostituiscono una guida attenta. Tuttavia, è bene sapere quali sono le varie funzioni ADAS e come funzionano, perché è molto probabile che se ne sperimentino gli effetti nella guida di tutti i giorni. Una disattenzione, una distrazione, un veicolo nascosto dalla nebbia, possono essere situazioni che gli ADAS risolvono, evitando un incidente.

Molti di questi sistemi ADAS sono disattivabili dal guidatore. A volte il guidatore è infastidito dagli interventi del sistema ADAS e lo disattiva. L’invito è di non farlo, di imparare a convivere con questi sistemi che possono, a volte addirittura senza che ce ne accorgiamo, risolvere situazioni che potrebbero portare ad un incidente.

Ma la guida autonoma?

Se si combina un Cruise Control Adattativo, che controlla la velocità del veicolo, con un sistema di mantenimento attivo della corsia di marcia, Lane Keeping, non abbiamo un sistema di guida autonoma? La domanda è lecita, ma la risposta è no. O meglio abbiamo un sistema di guida autonoma di livello 2, dove è richiesto che il guidatore continui a controllare il movimento del veicolo, tenendo le mani sul volante, gli occhi sulla strada ed i piedi pronti a frenare. La normativa sta permettendo questi sistemi ADAS che controllano completamente il veicolo, ma solamente in scenari di traffico non complessi, autostradali e comunque senza la presenza di pedoni e ciclisti, e richiede esplicitamente la presenza di sistemi accessori che verifichino che il guidatore continui ad essere attento e pronto ad intervenire nel caso succeda qualcosa di anomalo. Infatti, questi sistemi non riescono a gestire eventuali situazioni critiche, come ad esempio un veicolo che taglia improvvisamente la strada.

Ma lo sviluppo tecnologico continua e sarà presto possibile disporre di sistemi di guida autonoma di livello 3, dove il guidatore dovrà ancora essere attento a quanto succede, ma potrà togliere le mani dal volante e rilassarsi. Sarà il sistema a richiamarlo alla guida nel caso le condizioni di traffico lo richiedano, ma dando sufficiente tempo, diversi secondi, per riprendere il controllo. Situazioni di emergenza imprevedibili saranno gestite dal sistema.

I sistemi ADAS evolveranno naturalmente verso la guida autonoma, di cui sono chiaramente i precursori. Nel frattempo, dobbiamo continuare ad essere prudenti ed attenti, evitando distrazioni e verificando di essere in condizioni adeguate alla guida stessa, non troppo affaticati ad esempio. Gli ADAS ci aiutano, ma non ci sostituiscono ancora.