Новомодные автомобильные опции
Работа моя заключается в разъезде по стране на самых различных автомобилях — от абсолютно новых до трехлетних. Среди них часто попадаются машины оснащенные самыми последними достижениями автоиндустрии. Хочу поделиться тем, как это все работает в реальной жизни.
Система слежения за полосой движения — издает сигнал опасности, если вы пересекаете разметку не показав поворотника. На узких дорогах и в местах ремонта эта фигня пищит практически постоянно ибо ширина полосы зачастую равна или меньше ширины автомобиля. Пользоваться полноценно этой штукой невозможно.
Мониторинг слепой зоны — моргает лампочка или издается звуковой сигнал при наличии чего-нибудь в слепой зоне. Этим «чем-нибудь» оказывается и забор вдоль дороги и припаркованные машины и прочие окружающие предметы. Реальная польза наворота стремится к нулю.
Контроль дистанции до впереди идущего автомобиля — прекрасно работает на прямой. В поворотах же реагирует, как на попутные машины в соседних полосах, так и на встречные на двухполосных дорогах. В итоге — ад с красными символами на приборке и постоянным писком.
Круиз-контроль с поддержанием дистанции до впереди идущего автомобиля — прекрасная вещь с одним лишь ньюансом. Даже выставляя минимально возможную дистанцию до впереди идущего авто, расстояние между нами по прежнему достаточно для того, чтоб в туда влез другой водитель. И в этом момент мы получаем внезапное и вобщем-то неожиданное торможение. Неприятно.
Контрль давления воздуха в шинах — на 70% машин горит лампочка требующая проверить давление и сбросить показания. Поначалу я следовал инструкциям, но в 99% случаев давление было в норме, а после сброса лампочка и тревожное сообщение всплывали снова. Т.е. или постоянно мерить давление в шинах и бороться с борткомпьютером или забить.
Старт-стоп — походу нужна лишь для того, чтоп автомобиль на тестах попал в более низкую налоговую группу (СО2). А заводя двух-трехлетнюю машину я, как правило, вижу сообщение — Start-Stop Fault. Т.е. фигня эта работает не долго.
Парковка: датчики и устройства. Что следует выбрать?
Что датчики парковки способны сделать для нас и нашего автомобиля? Прежде всего, они облегчает сложные манёвры, такие как, например, парковка на людной улице. Они помогают избежать препятствий, таких как столбы или дороги, невидимые в зеркале заднего вида. Установка парковочных датчиков в автомобиле кажется оправданной на улицах, полных автомобилей. Разумеется, они не освобождают водителя от обычного внимания и повышенной бдительности при маневрировании.
Парковочный радар (парктроник) — вспомогательная система бесконтактных датчиков, опционально устанавливаемая на автомобилях для облегчения маневрирования при парковке. Она предупреждает водителя о приближении к препятствию в слепой зоне автомобиля.
До появления активных электронных датчиков препятствия приближение автомобиля к препятствию пытались обозначать механическими датчиками, например т.н. карбфиллерами. Карбфиллер представлял собой штырь, закрепленный на уровне бордюра по углам или по борту автомобиля, скрежетом обозначая контакт с препятствием.
Комплект: парктроник и датчики
Также габарит автомобиля обозначали усами, видимыми из кабины и обозначающими невидимый водителю габарит автомобиля. Усы обычно устанавливали на передних углах автомобиля.
Слово «радар» в названии является, строго говоря, некорректным, так как устройство чаще всего использует не радио-, а звуковые волны. Таким образом, корректно называть подобные устройства не радарами, а сонарами.
В России парковочные радары впервые стали известны под торговой маркой Парктро́ник (англ. Parktronic) — так называется парковочная система на автомобилях Mercedes-Benz. В разговорном русском языке словом «парктроник» стали обозначать парковочные радары в общем смысле. Другие производители используют свои названия: так, BMW и Audi называют систему «помощник при парковке» — нем. Parkassistent; Audi также использует сокращение APS, которое расшифровывается как Audi Parkassistenzsysteme на немецком или Audi parking system на английском; Opel использует название «Парковочный пилот».
При обнаружении препятствия система издаёт предупреждающий звук и, в некоторых вариантах исполнения, отображает информацию о дистанции на дисплее. Первые сигналы появляются при приближении к препятствию на 1—2 метра, а при опасном сближении с препятствием (0,1—0,4 м) сигнализация становится тревожной. В некоторых моделях система может быть отключена (например, для использования на бездорожье). Как правило, система с задними датчиками автоматически включается вместе с задней передачей. В системах с передними датчиками (также называемыми угловыми датчиками, англ. corner sensors) включение происходит при низкой скорости движения (до 20 км/ч).
Как правило, блок индикации соединяется с датчиками при помощи провода, проложенного вдоль кузова автомобиля, но существуют и беспроводные системы, отличающиеся удобством установки.
Ультразвуковой датчик
Ультразвуковой датчик был запатентован в 1978 году. Принцип действия аналогичен эхолоту: датчик генерирует короткий ультразвуковой (порядка 40 кГц) импульс, а затем воспринимает отражённый окружающими объектами сигнал. Электронный блок измеряет время, прошедшее между излучением и приёмом отражённого сигнала, и, принимая скорость звука в воздухе за константу, вычисляет расстояние до объекта.
Ультразвуковые датчики устанавливаются на бампер автомобиля, а направленный характер излучателей позволяет сформировать требуемую зону чувствительности. Первоначальные системы имели раздельный излучающий и принимающий сенсоры, впоследствии передачей и приёмом занимался один пьезоэлемент. Дороговизна электроники первоначально привела к механическому сканированию задней полусферы одним сенсором. Сегодня сенсоры монтируются стационарно, а отсутствия мёртвых зон добиваются установкой нескольких датчиков. Самые простые системы используют два датчика. Наиболее распространены системы, использующие 4 датчика, расположенных на заднем бампере на расстоянии 30—40 см друг от друга. Такое расположение датчиков позволяет исключить появление «мёртвых зон». В более сложных системах 2 или 4 датчика устанавливаются и на передний бампер. Исключительные системы могут использовать большее количество датчиков, а также датчики, расположенные по бокам автомобиля.
Какой датчик парковки выбрать?
Установка парктроника
Однако, если мы хотим снизить затраты на установку датчиков парковки, мы можем создать их сами. Полезными будут простые инструменты, такие как отвёртка, линейка, несколько гаечных ключей, изолента. Вам также понадобится паяльник. С чего начать? Сначала определите подходящие места для установки парктоника. Указания для этих мест должны быть включены в инструкцию по эксплуатации и рекомендации производителя датчика парковки. Датчики должны быть установлены на подходящем расстоянии друг от друга и от земли.
Полезный совет! Если вы направите внешние датчики больше в стороны, их диапазон вокруг автомобиля увеличится.
Для установки парктроника на большинство моделей автомобилей вам, вероятно, потребуется снять бампер. Затем мы просверлим отверстия в бамперах и установим парктроник. Если они другого цвета, чем кузов автомобиля, мы можем перекрасить его.
Установка парктроника спереди и сзади
Хотя большинство проблем с маневрированием автомобиля связано, прежде всего, с парковкой сзади, датчики парковки лучше всего устанавливать спереди и сзади автомобиля. Установка датчиков парковки не должна быть сложной, если мы выбираем высококачественные беспроводные датчики, которые работают благодаря сетям Wi-Fi. Беспроводные датчики парковки стоят дороже, чем комплект с кабелями, но установка беспроводных датчиков парковки намного удобнее.
Мы можем ещё больше упростить установку датчиков парковки, выбрав комплект, который не требует сверления в бамперах. В этом случае мы устанавливаем электромагнитные датчики парковки на передней и задней части автомобиля.
Датчики внутри бампера прикреплены металлической клейкой лентой, выступающей в роли антенны. Эти типы датчиков пользуются хорошей репутацией среди водителей, в основном потому, что они проще в использовании и не требуют технического обслуживания.
Парковочный помощник является одним из элементов автомобильного оборудования. Система, которая благодаря излучению ультразвука измеряет расстояние между автомобилем и внешними препятствиями (стена, другой автомобиль, высокий бордюр) и облегчает маневрирование автомобиля. Установка работает благодаря датчикам, которые производители автомобилей устанавливают на передний и задний бамперы автомобилей. Это также может поддерживаться работой камер (также установленных на передней или задней панели), с которых изображение отображается на приборной панели, а расстояние от препятствия сигнализируется звуковыми сигналами. Датчиков так много в базовой версии, потому что помощник при парковке не только «подхватывает» датчики, но и продвинутую систему поддержки, которая на улице выполняет часть действий, связанных с парковкой, от водителя.
Датчик парковки
Датчики сигнализируют о приближении препятствия все громче и громче, камера заднего вида показывает угол наклона ведущей дуги, и все же мы не можем справиться с парковкой между двумя транспортными средствами «в бухте». В конце концов, число автомобилей, предлагаемых производителями с каждым днём растёт, а городское пространство определённо становится всё меньше. Что производители автомобилей предлагают в этом случае? Здесь может быть полезен более продвинутый помощник при парковке.
Система, которая измеряет расстояние между препятствиями и самостоятельно маневрирует автомобиль и помогает водить автомобиль в свободное пространство между двумя транспортными средствами или обеспечивает параллельную парковку. Как это обычно делается на практике?
Во-первых, инициатива принадлежит водителю, который должен определить режим парковки, необходимый на данный момент. Помощник при парковке, которым оснащены большинство автомобилей, доступных на рынке, не распознает, как устроены автомобили, стоящие в том месте, где они должны парковаться. Поэтому мы выбираем перпендикулярную или параллельную парковку. Чтобы сканирование окружающей среды было эффективным, нам необходимо облегчить работу нашего помощника по парковке и замедлить автомобиль примерно до 20 км/ч.
Когда датчики в бамперах сканируют правильное место, водитель получает информацию о том, что он должен делать. Когда дело доходит до параллельной парковки, компьютер обычно просит переключиться на задний ход, а затем помощник по парковке берет на себя инициативу, и машина катится в отсек. Водитель управляет только педалью акселлератора или тормозом, маневрирование берет на себя машина. В зависимости от типа парковки, при маневрировании компьютер может попросить вас внести исправления, например, сдать немного вперёд.
Различные системы автоматической парковки помогают при выполнении параллельной парковки, перпендикулярной парковки. Больше распространены системы с параллельной парковкой. Автоматическая парковка осуществляется за счет согласованного управления углом поворота рулевого колеса и скорости движения автомобиля.
Известными интеллектуальными системами помощи при парковке являются:
Конструкция системы автоматической парковки включает ультразвуковые датчики, выключатель, электронный блок управления, а также исполнительные устройства систем автомобиля.
Эффективен ли помощник при парковке?
И сколько мы можем заплатить за такой гаджет? Цена парковочного помощника для Skoda или Ford колеблется от 15 до 50 тысяч рублей. Volkswagen использует парковочные решения (ассистент парковки Passat) цена которых составляет около 45 000 рублей. Мы заплатим больше за помощника по парковке в Audi, а самыми дорогими являются технологические решения в самых дорогих типах автомобилей, в которых помощник при парковке будет также работать в гараже.
5 датчиков автопилота и их (пока) неразрешимые трудности
Первая часть обзора проблем автопилота отлично зашла и время двигаться дальше. Жизнь не стоит на месте и «Теслы» все так же бьются (Tesla Model X тоже, но пока без помощи автопилота). Что не так с датчиками систем ADAS? И почему в ближайшие годы ничего кардинально не изменится?
Многие, как ни удивительно, приблизились к своим физическим возможностям. Об этом можно говорить уверенно, потому что перечисленные ниже системы используются не только на автомобилях и имеют крупные рынки сбыта за пределами автомира. Это большие деньги, миллиардные бюджеты на R&D и достаточно медленный прогресс.
Что важно знать о рынке в целом?
Оценки разнятся, но порядок одинаков. Баланс перекошен в пользу камер и радаров, которые на двоих занимают 85 процентов рынка в деньгах. Лидары остаются нишевым решением (только если не случится прорывов), а ультразвуковые датчики не могут выйти за рамки своей ниши и прорывов, опять же, не видно. Системы ночного видения теряются даже на фоне лидаров.
КАМЕРЫ
Работает так: получили картинку мира в видимом диапазоне, обработали (отдельные кадры и последовательность), распознали.
Вывод:
Без камер на автомобиле всё равно не обойтись.
РАДАРЫ
Работает так: излучили на сверхвысокой частоте, послушали что вернулось, сразу узнали дистанцию до препятствий, их скорость и углы на них.
Вывод:
Сильные стороны радара — слабые стороны камеры и наоборот. Без радаров тоже не обойтись.
Не я придумал, а господин Маск:
“…That said, I don’t think you need LIDAR. I think you can do this all with passive optical and then with maybe one forward RADAR… if you are driving fast into rain or snow or dust. I think that completely solves it without the use of LIDAR. I’m not a big fan of LIDAR, I don’t think it makes sense in this context.”
ЛИДАРЫ
Лазерные дальномеры: посветили лазером, посмотрели, что вернулось, выдали массив точек с расстояниями до них.
Вывод:
Пока не случилось революции, лидары останутся нишевым решением. Хорошо для прототипирования, никак для серийного автомобиля. Да и для прототипирования плохо: заточенная под лидары логика плохо адаптируется к другим датчикам.
УЛЬТРАЗВУК
Хорошо знакомые парктроники: излучили высокочастотный сигнал, дождались пока вернется, посчитали время.
Ны рынке царствует китайский noname, поляна давно вытоптана, желающих вложиться в новые проекты немного. Стартапов мало, но есть например Toposens, который делает крутую вещь на ультразвуке, но что-то внезапно начинает делать радар тоже.
Вывод:
Как только радары и лидары научатся хорошо отрабатывать ближние расстояния, ультразвук только для arduino и останется. Шутка:).
ИНФРАКРАСНЫЕ КАМЕРЫ
Как работает: посмотрели в инфракрасном диапазоне, проанализировали изображения на матрице.
Вывод:
Еще более нишевая история, чем лидары. Радары с лидарами выкинут их с автомобильного рынка уже совсем скоро, если еще не.
А теперь — сладкое. Подытожим:
Ультразвуковой датчик расстояния
Приветствую всех читателей моего блога!
И сегодня снова речь пойдет про учебу. На этот раз хочу поделиться результатами недавно прошедшей у меня лабораторной работы по курсу Управление в Технических Системах: «Изучение принципов работы ультразвукового датчика расстояния». Данная запись будет сделана в виде моего отчета по лабораторной работе.
Лабораторных по этому курсу было несколько, но самая, так сказать, наглядно представляющие наши труды является именно эта.
Итак, поехали:
В современных автомобилях ультразвуковые датчики расстояния широко используются в парковочных радарах – Парктрониках, а также в системах автоматической парковки.
Ультразвуковой датчик представляет собой приёмо-передатчик, работающий в ультразвуковом диапазоне. Каждые несколько десятков миллисекунд датчик генерирует короткий ультразвуковой импульс продолжительностью несколько миллисекунд. Затем датчик переключается в режим приема отраженных волн. Расстояние до препятствия, от которого отражаются звуковые волны, вычисляется по длительности прохождения волн от передатчика до приемника и известной скорости звука в воздухе.
Скорость распространения звука в воздухе значительно зависит от его температуры, поэтому в системах автоматической парковки и Парктрониках используется датчик наружной температуры, по показаниям которого корректируются получаемые данные.
В данной лабораторной работе используется ультразвуковой датчик расстояний LV-MaxSonar-EZ1. Его особенность в том, что совместно с ультразвуковым приемо-передатчиком и другими элементами, необходимыми для его работы, на плате датчика расположен микроконтроллер, который производит необходимые вычисления расстояния и обеспечивает различные интерфейсы для считывания показаний датчика.
Возможны 3 способа считывания показаний данного датчика:
1. По ширине импульса на выводе PW датчика (он и используется в данной лабораторной работе)
2. По напряжения на выводе AN датчика
3. В цифровом виде по последовательному интерфейсу
Поскольку ультразвуковые датчики нацелены на то, чтобы вести обнаружение преград в определенном направлении или области, то они имеют, так называемую, диаграмму направленности, которая показывает ширину распространения ультразвуковых волн во всем диапазоне обнаружения.
Паспортные данные диаграммы направленности составляются при отражении от тестовой мишени при температуре окружающей среды 20 С, давлении 1 атм, относительной влажности воздуха 80%. Поэтому диаграммы имеют лишь практическое значение при первоначальном выборе модели датчика и при выборе места для его установки. Для надежного функционирования систем с ультразвуковыми датчиками расстояния их диаграммы определяются экспериментально.
В лабораторной работе используется плата индикации, к которой подсоединяется ультразвуковой датчик. Плата индикации соединяется с микроконтроллерной платой Arduino Uno, с помощью которой происходит считывание показаний датчика и выполняются необходимые действия по индикации измеренного расстояния. Светодиоды, зумер и вывод PW датчика подсоединены к цифровым платам Arduino. Также на плате установлена кнопка сброса и имеются выводы для подключения к АЦП.
Тарировка ультразвукового датчика расстояния.
В данной работе расстояние до преграды считывается с датчика по ширине импульса на его PW выводе. Поэтому необходимо определить коэффициент пропорциональность между длительностью импульса на его выводе PW и измеренным расстоянием. Для этого напишем программу, которая будет измерять длительность импульса при известном расстоянии до объекта и выводить ее в последовательный порт.
Для просмотра данных необходимо на компьютере в среде Arduino открыть монитор последовательного порта Tools — Serial Monitor.
Параллельно ведем запись с вывода PW датчика с помощью АЦП, подключив плату индикации к АЦП и, настроив параметры в программе LGraph2, записать и экспортировать данные во внешний файл.
С помощью MatLab определяем длину импульса.
Соблюдай дистанцию без лишних хлопот
От фантазии к готовому решению
С момента изобретения автомобиля прошло много времени, но работы над его совершенствованием не только не прекращаются, но и набирают темп. В начале XX века было сложно представить, что с увеличением скорости и маневренности автомобилей самым важным станет соблюдение скоростного режима и дистанции для предотвращения ДТП.
В то время только писатель-фантаст мог предположить, что автомобиль будет обладать возможностью управления без нажатия на педаль газа, при этом двигаться он будет с определенной скоростью и поддерживая заданное расстояние до следующего впереди автомобиля. Тем не менее, с появлением опции Адаптивный круиз-контроль (Adaptive Cruise Control), такая возможность стала реальностью.
Для чего это нужно
Что же на самом деле представляет собой опция АСС? Производители автомобилей не остались в стороне от повсеместного применения в нашей жизни передовых цифровых технологий и алгоритмизации систем управления. В сущности, управление автомобилем — это стандартный набор несложных действий: поворот руля, нажатие педали акселератора и тормоза с разным скоростным показателем. Если есть процессор, который может выполнять множество задач одновременно, так почему он не сможет осуществлять контроль и управление такими функциями, как управление разгоном и торможением автомобиля, определение расстояния до движущегося впереди автомобиля, распознавание его скорости движения и положения, соблюдение дистанции, установленной водителем.
Из чего состоит система
Современный круиз-контроль состоит из трех основных элементов, каждый из которых отвечает за выполнение определенных функций:
Как работает адаптивный круиз-контроль
Современные системы АСС работают в диапазоне скорости от 0 до 200 км/ч и поддерживают функцию старта и торможения в потоке движения с повышенной плотностью. Движение автомобиля обеспечивается в трех режимах: ускорение, замедление, постоянная скорость. На свободной дороге система обеспечивает скорость движения, заданную водителем. Если следующий впереди автомобиль производит ускорение или совершает маневр перестроения, ускорение также происходит до заданной водителем скорости. Если автомобиль, следующий впереди, замедляет свою скорость или перестраивается в соседний ряд, система контроля расстояния замедляет автомобиль до дистанции, заданной водителем, активно используя на больших скоростях снижение мощности двигателя, а на низких скоростях — тормозную систему.
Что предлагают производители
На сегодняшний день существует пять лидеров среди производителей систем Адаптивного круиз-контроля:
Компанию можно смело называть основоположником развития и внедрения системы АСС в автомобиле. Созданная в 1998 году модель S-класса была оснащена системой Disctronic, которая имела возможность осуществлять контроль расстояния до автомобиля, следовавшего впереди, в скоростном диапазоне от 30 до 160 км/ч. Торможение автомобиля система производила с использованием 20% мощности тормозной системы, при этом информируя водителя звуковым и световым сигналом на приборной доске.
Позже система была доработана инженерами компании, были внесены изменения в скоростной режим, и появилась опция полной остановки автомобиля, что особенно удобно при движении в пробках. Автомобиль фактически останавливается и начинает движение сам.
Система прекрасно выполняет свою задачу как при длительных поездках, так и в плотном потоке автотранспорта при движении в городе. Система оснащена памятью на четыре значения скорости с вызовом одним нажатием кнопки и полностью автоматическим следованием за идущим впереди автомобилем. Нажатие на педаль тормоза необходимо только при остановке на красный свет светофора в случае подъезда к нему первым.
Сохранив аналогичные функции АСС от BMW и Mercedes-Benz, специалисты компании уделили особое внимание возможности следования за впереди идущей машиной со скоростью ниже 30 км/ч. При остановке передней машины срабатывает звуковой сигнал и тормозная система.
Можно сделать заключение, что в наши дни такую полезную опцию, как Адаптивный круиз-контроль, можно и увидеть на серийно выпускаемых моделях, и заказать как дополнительную на понравившийся вам автомобиль. По-настоящему оценить все плюсы системы можно в любом автосалоне, заказав тест-драйв. Приобретая автомобиль с системой АСС, помните, что все дополнительно предлагаемые функции — это программируемые возможности одного и того же устройства.