Che cos'è ADAS?

ADAS è l'acronimo di Advanced Driver Assistance System (sistema avanzato di assistenza alla guida) ed è una suite integrata di tecnologie coordinate che aiutano i conducenti a guidare i loro veicoli in modo più sicuro. Secondo uno studio della National Highway Traffic Safety Administration, si stima che il 94% degli incidenti automobilistici gravi siano causati da errori umani. ADAS è stato sviluppato per aiutare a ridurre gli incidenti stradali integrando funzioni di rilevamento automatico, navigazione e prevenzione nei veicoli personali e commerciali.

Lo scopo principale del software ADAS è la sicurezza. Migliorando la consapevolezza di un veicolo riguardo al suo ambiente e la capacità di rispondere in modo adeguato in pochi millisecondi; questi sistemi offrono alle auto una capacità straordinaria di evitare i pericoli. Nell'ADAS, sensori come lidar, radar e telecamere funzionano insieme per fornire informazioni a funzioni come rilevamento di pedoni e avviso di uscita dalla corsia. Inoltre, ADAS è importante anche per la sua capacità di ridurre il carico e lo stress del conducente, migliorare il comfort e la comodità e facilitare il passaggio alla guida completamente autonoma.

ADAS si trova al Livello 2 e al Livello 2+ nello spettro della guida autonoma.  Man mano che i livelli di autonomia aumentano, c'è più controllo delle macchine e meno controllo umano. Attualmente, le tecnologie ADAS ci stanno aiutando a passare al Livello 5 (guida completamente autonoma) abituando i conducenti al concetto che, alla fine, la tecnologia sarà in grado di gestire tutte le parti dell'esperienza di guida, senza bisogno di alcun conducente. 

Nota: la differenza tra l'autonomia L2 e L2+ è che L2+ include funzionalità aggiuntive che creano un livello superiore di automazione (come il cambio automatico di corsia), ma il conducente ha ancora il pieno controllo. 

ADAS include una gamma di funzioni, dall'assistenza di base alle automazioni avanzate. Alcuni di queste includono:

Cruise control adattivo (Adaptive Cruise Control, ACC): aiuta il conducente a mantenere una distanza di sicurezza regolando la velocità del veicolo rispetto al veicolo che lo precede.

Fari abbaglianti adattivi (Adaptive Driving Beam Headlights, ADB): passa dagli abbaglianti agli anabbaglianti o sposta il focus nella giusta direzione per adattarsi alle esigenze di illuminazione esterna del veicolo del momento.

Frenata di emergenza automatica (Automatic Emergency Braking, AEB): aziona i freni quando si prevede una collisione.

Rilevamento dei punti ciechi (Blind Spot Detection, BSD): segnala al conducente quando un altro veicolo si trova in una posizione non visibile rispetto al lato della vettura. Particolarmente utile quando si cambia corsia.

Monitoraggio traffico agli incroci (Cross-Traffic Alert, CTA): riduce il rischio di collisioni avvisando il conducente di veicoli in avvicinamento in retromarcia.

Rilevamento sonnolenza conducente: consente di prevenire gli incidenti monitorando il conducente e avvisandolo quando vengono percepiti segni di stanchezza.

Parcheggio assistito: assiste il conducente durante il parcheggio in parallelo o perpendicolare, rilevando il punto di parcheggio e gli ostacoli circostanti, quindi eseguendo automaticamente la manovra di parcheggio.

Riconoscimento dei segnali stradali: spesso funziona con un heads-up display del conducente e consente di identificare i limiti di velocità e altri segnali stradali per tenere informati i conducenti.

ADAS è costituito da diversi componenti singoli che funzionano insieme per migliorare la sicurezza e il comfort di guida. Utilizzando le informazioni in tempo reale provenienti da ciascun componente, ADAS è in grado di percepire l'ambiente, pianificare un'azione e controllare gli elementi meccanici dell'auto per eseguire l'azione.

Sensori: tutti i componenti che raccolgono informazioni, quali telecamere, radar, lidar, sensori a ultrasuoni e a infrarossi. Questi sensori sono in grado di rilevare la distanza, la velocità e la temperatura di altri oggetti, nonché di acquisire informazioni visive per l'interpretazione della segnaletica verticale e orizzontale.

Chip e processori: circuiti integrati in tutto il sistema che controllano l'interfacciamento dei sensori e l'elaborazione dati per facilitare la comunicazione tra i componenti.

Unità di controllo: coordina i dati utilizzando un software incorporato per prendere decisioni e inviare comandi ai sistemi meccanici del veicolo.

Attuatori: quando l’unità di controllo decide in merito al comportamento del veicolo, gli attuatori convertono i segnali elettronici in azioni fisiche. Questi includono gli attuatori di servosterzo, freni e acceleratore.

Oltre all'estrema complessità dell'integrazione di più tecnologie, diverse sfide rendono eccezionali progettazione e sviluppo di ADAS. Innanzitutto, ADAS richiede una risposta in tempo reale adattandosi alle condizioni dinamiche. Fornisce inoltre l'interazione uomo-macchina, rendendo la comunicazione intuitiva essenziale per eliminare la confusione e garantire un funzionamento intuitivo. E ADAS è soggetto a normative complesse, come ISO26262, uno standard internazionale di sicurezza funzionale (FuSa) che si applica a tutti i sistemi elettrici ed elettronici del veicolo. 

Per sviluppare un sistema avanzato di assistenza alla guida (ADAS), gli ingegneri intraprendono un processo multifase che comprende ricerca, progettazione e test.

1. Ricerca: le idee per nuove funzionalità ADAS (o miglioramenti per quelle esistenti) vengono esplorate in base alle tecnologie emergenti, ai requisiti normativi in evoluzione, all'input del produttore e alle tendenze degli utenti. 
2. Design: la selezione e il posizionamento dei sensori, i componenti software e hardware e l'interfaccia uomo-macchina si fondono in un'ideazione che guida le specifiche per l'implementazione.
3. Test, verifica e convalida: tutti i componenti del sistema vengono valutati, sia singolarmente sia come sistema, per garantire che la funzione ADAS soddisfi i requisiti di sicurezza e prestazioni nelle situazioni reali. 

Durante le fasi di progettazione e collaudo, gli ingegneri si affidano a un software di simulazione per esplorare le opzioni e verificare che un progetto rispetti gli standard normativi prima di costruire un prototipo fisico. Questo software consente di prevedere e convalidare il coordinamento interno complesso di tecnologie e meccaniche multidisciplinari all'interno del sistema ADAS, che sarebbero altrimenti invisibili all'ingegnere.

Inoltre, la simulazione consente di sostituire il collaudo su strada di veicoli per miliardi di chilometri. Questi modelli virtuali consentono agli ingegneri di valutare milioni di scenari, inclusi casi imprevisti e critici, che sarebbero troppo pericolosi, costosi e dispendiosi in termini di tempo da raggiungere utilizzando test di guida reali.  I test virtuali tramite simulazione sono l'unico modo possibile per accelerare lo sviluppo di sistemi ADAS avanzati in grado di raggiungere la conformità e allo stesso tempo creare fiducia e accettazione da parte dei consumatori.  

Il futuro di ADAS sarà fortemente influenzato dalla sua capacità di superare le sfide chiave. Scenari di guida imprevisti (come condizioni meteorologiche estreme), conformità agli standard normativi, rischi di sicurezza informatica e formazione dei conducenti sono alcuni ostacoli che complicano l'evoluzione di ADAS. Tuttavia, questi sistemi continuano a migliorare in termini di rilevamento, percezione ed esecuzione e porteranno alla produzione di veicoli completamente autonomi.

Il raggiungimento dell'autonomia di Livello 5 richiederà miglioramenti alle funzionalità esistenti e l'integrazione di tecniche di fusione dei sensori, una maggiore dipendenza dal processo decisionale basato sull'intelligenza artificiale e solide capacità di comunicazione come Vehicle-to-Everything (V2X). Grazie alla collaborazione di ingegneri, produttori automobilistici, sviluppatori di tecnologie e conducenti, ADAS continuerà a migliorare la sicurezza stradale e l'esperienza di guida complessiva fino a quando il sogno di una guida completamente autonoma non diventerà realtà. 

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