En la terminología del transporte por carretera, un sistema de advertencia de salida de carril ( LDWS ) es un mecanismo diseñado para advertir al conductor cuando el vehículo comienza a moverse fuera de su carril (a menos que haya una señal de giro en esa dirección) en autopistas y carreteras arteriales . Estos sistemas están diseñados para minimizar los accidentes al abordar las principales causas de colisiones: error del conductor, distracciones y somnolencia. En 2009, la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras de EE. UU . (NHTSA) comenzó a estudiar la conveniencia de exigir sistemas de advertencia de salida de carril y sistemas de advertencia de colisión frontal en los automóviles. [1] [2]
Hay tres tipos de sistemas:
- Sistemas que advierten al conductor si el vehículo se sale de su carril con advertencias visuales, sonoras y / o vibratorias (advertencia de cambio de carril, LDW)
- Sistemas que advierten al conductor y, sin respuesta, toman medidas automáticamente para garantizar que el vehículo permanezca en su carril (asistente de mantenimiento de carril, LKA / LKS)
- Sistemas que ayudan en el sobreviraje, manteniendo el automóvil centrado en el carril y pidiendo al conductor que se haga cargo en situaciones desafiantes ( asistente de centrado de carril, LCA )
Otro sistema es el mantenimiento de carril de emergencia (ELK). El mantenimiento de carril de emergencia aplica la corrección a un vehículo que se desvía más allá de una marca de carril sólida. [3]
Razón fundamental
Una de las principales causas de los choques frontales y de un solo vehículo es la salida del carril. El objetivo de los sistemas de soporte lateral (LSS) es ayudar a evitar este tipo de choques. [4]
Sin esos sistemas LSS, la salida del carril puede ser involuntaria: el automóvil se desplaza hacia el borde del carril y lo cruza. El coche llega entonces a una situación potencialmente peligrosa. [5] Este sistema no funciona cuando el borde del carril no está marcado por una línea.
Tipos de sensores
Los sistemas de advertencia / mantenimiento de carril se basan en:
- Sensores de video en el dominio visual (montados detrás del parabrisas, generalmente integrados al lado del espejo retrovisor)
- Sensores láser (montados en la parte delantera del vehículo)
- Sensores infrarrojos (montados detrás del parabrisas o debajo del vehículo) [6]
Principio de funcionamiento
Un sistema de detección de carril utilizado detrás del sistema de advertencia de cambio de carril utiliza el principio de la transformación de Hough y el detector de bordes Canny para detectar líneas de carril a partir de imágenes de la cámara en tiempo real alimentadas por la cámara frontal del automóvil. En las figuras se muestra un diagrama de flujo básico de cómo funciona un algoritmo de detección de carril para ayudar a la advertencia de cambio de carril.
Marcado de carril
En Europa, el sistema de advertencia de cambio de carril debe ser compatible con un estándar de identificación de marca de carril visible, como el reglamento de la Comisión EU-351/2012.
Historia
El primer sistema de alerta de cambio de carril de producción en Europa fue desarrollado por el Estados Unidos de empresa Iteris de Mercedes Actros camiones comerciales. El sistema debutó en 2000 y ahora está disponible en muchos autos, SUV y camionetas nuevos. [7]
En 2002, el sistema Iteris estuvo disponible en los vehículos norteamericanos de Freightliner Trucks . En ambos sistemas, se advierte al conductor de las salidas involuntarias del carril mediante un sonido de banda sonora audible generado en el costado del vehículo que se sale del carril. No se generan advertencias si, antes de cruzar el carril, el conductor da una señal de giro activa. [ cita requerida ]
2001
Nissan Motors comenzó a ofrecer un sistema de soporte de mantenimiento de carril en el Cima vendido en Japón. [8]
2002
Toyota introdujo su sistema de monitoreo de carril [9] en modelos como Caldina y Alphard [10] vendidos en Japón; este sistema advierte al conductor si parece que el vehículo está comenzando a salirse de su carril. [11]
2003
Honda lanzó su sistema de asistencia de mantenimiento de carril (LKAS) en el Inspire . [12] [13] Proporciona hasta un 80% del par de dirección para mantener el automóvil en su carril en la carretera. También está diseñado para hacer que la conducción en carretera sea menos engorrosa, minimizando la entrada de dirección del conductor. [14] Una cámara, montada en la parte superior del parabrisas, justo encima del espejo retrovisor , escanea la carretera en un radio de 40 grados y detecta las líneas blancas punteadas que se utilizan para dividir los límites de los carriles en la carretera. La computadora reconoce que el conductor está "bloqueado" en un carril en particular, monitorea qué tan pronunciada es una curva y usa factores como el desvío y la velocidad del vehículo para calcular la entrada de dirección requerida. [15]
2004
En 2004, Iteris y Valeo desarrollaron conjuntamente el primer sistema de vehículos de pasajeros disponible en Norteamérica para Nissan en el Infiniti FX y (en 2005) en los vehículos M. [16] En este sistema, una cámara (montada en la consola superior sobre el espejo) monitorea las marcas de los carriles en una carretera. Se activa un tono de advertencia para alertar al conductor cuando el vehículo comienza a desviarse sobre las marcas. También en 2004, Toyota agregó una función de asistencia de mantenimiento de carril al Crown Majesta que puede aplicar una pequeña fuerza de dirección contraria para ayudar a mantener el vehículo en su carril. [17]
2005
Citroën se convirtió en el primero en Europa en ofrecer LDWS en sus modelos 2005 C4 y C5 , y en su C6 . Este sistema usa sensores infrarrojos para monitorear las marcas de los carriles en la superficie de la carretera, y un mecanismo de vibración en el asiento alerta al conductor de las desviaciones. [6]
2006
Lexus introdujo un sistema de asistencia de mantenimiento de carril multimodo en el LS 460 , que utiliza cámaras estéreo y procesadores de reconocimiento de patrones y objetos más sofisticados. Este sistema puede emitir una advertencia audiovisual y también (utilizando la dirección asistida eléctrica o EPS) dirigir el vehículo para mantener su carril. También aplica un par de dirección contraria para ayudar a garantizar que el conductor no corrija demasiado o "corte" el volante mientras intenta devolver el vehículo a su carril correcto. [18] Si el sistema de control de crucero por radar está activado, la función Lane Keep funciona para ayudar a reducir la carga de entrada de la dirección del conductor al proporcionar torque en la dirección; sin embargo, el controlador debe permanecer activo o el sistema se desactivará. [19] [20]
2007
En 2007, Audi comenzó a ofrecer su función de asistencia de carril de Audi [21] por primera vez en el Q7 . Este sistema, a diferencia de los sistemas de "asistencia" japoneses, no interviene en la conducción real; más bien, hará vibrar el volante si el vehículo parece estar saliendo de su carril. El sistema LDW de Audi se basa en una cámara de video orientada hacia adelante en su rango visible, en lugar de los sensores infrarrojos orientados hacia abajo en el Citroën. [22] También en 2007, Infiniti ofreció una versión más nueva de su sistema de 2004, al que llamó sistema Lane Departure Prevention (LDP). Esta función utiliza el sistema de control de estabilidad del vehículo para ayudar al conductor a mantener la posición en el carril aplicando una suave presión de freno en las ruedas correspondientes. [23]
2008
General Motors introdujo la advertencia de cambio de carril en sus modelos Cadillac STS , DTS y Buick Lucerne del año 2008 . El sistema de General Motors advierte al conductor con un tono audible y un indicador de advertencia en el tablero. BMW también introdujo la advertencia de cambio de carril en la Serie 5 (E60) y la Serie 6 , utilizando un volante vibratorio para advertir al conductor de salidas involuntarias. A finales de 2013, BMW actualizó el sistema con Traffic Jam Assistant apareciendo primero en el BMW X5 rediseñado , este sistema funciona por debajo de las 25 millas por hora (40 km / h). Volvo introdujo el sistema de alerta de cambio de carril y el control de alerta del conductor en su modelo de 2008 años S80 , el V70 y XC70 vehículos ejecutivos . [24] El sistema de advertencia de cambio de carril de Volvo utiliza una cámara para rastrear las marcas viales y hacer sonar una alarma cuando los conductores salen de su carril sin señalizar. Los sistemas utilizados por BMW, Volvo y General Motors se basan en la tecnología central de Mobileye .
2009
Mercedes-Benz comenzó a ofrecer un cambio de carril función de asistencia de la nueva clase E . [25] Este sistema advierte al conductor (con una vibración en el volante) si parece que el vehículo está comenzando a salir de su carril. Otra característica se desactivará y reactivará automáticamente si determina que el conductor está abandonando intencionalmente su carril (por ejemplo, girando agresivamente en las curvas). Una versión más nueva utilizará el sistema de frenado para ayudar a mantener el carril del vehículo.
2010
Kia Motors ofreció el sedán premium Cadenza 2011 con un sistema de advertencia de cambio de carril (LDWS) opcional en mercados limitados. Este sistema utiliza un icono de tablero parpadeante y emite una advertencia audible cuando se cruza una marca de carril blanca, y emite una advertencia audible más fuerte cuando se cruza una marca de línea amarilla. Este sistema se cancela cuando se activa una señal de giro o al presionar un interruptor de desactivación en el tablero; Funciona mediante el uso de un sensor óptico en ambos lados del automóvil.
2011
Audi A7 presenta Audi active lane assist.
2012
Mobileye desarrolló un sistema que detectaba las marcas de los carriles e identificaba cuando un vehículo se salía de su carril de conducción sin el uso de la señal de giro emitiendo una advertencia visual y auditiva que solicitaba al conductor que volviera a concentrarse en el volante. La tecnología de seguridad de Mobileye está integrada en cientos de nuevos modelos de automóviles de los principales fabricantes de automóviles del mundo: BMW , Audi , Volkswagen , Nissan , Ford , Honda , General Motors , pero también se puede adaptar a cualquier vehículo. [26]
2013
Mercedes comenzó Distronic Plus con Steering Assist y Stop & Go Pilot en la clase S rediseñada en 2013.
2014
Tesla Model S viene con sistemas avanzados de asistencia de carril con su lanzamiento de 2014. [27] También se lanzó con una función de asistencia de velocidad en la que la cámara frontal lee los límites de velocidad del tráfico utilizando la tecnología del sistema de reconocimiento de caracteres de visión por computadora , y luego los transmite al automóvil. En carreteras donde no hay señales de tráfico, se basa en los datos del GPS. Cuando el automóvil se aleja de un carril a más de 30 millas por hora (48 km / h), el sistema emite un pitido y el volante vibra, lo que alerta al conductor de un cambio de carril involuntario. Esto también ocurre durante el incumplimiento del límite de velocidad.
Fiat está lanzando su función de asistencia de mantenimiento de carril basada en el sistema de asistencia de mantenimiento de carril de TRW (también conocido como sistema de retroalimentación de carril háptico). Este sistema integra la cámara de detección de carril con el sistema de dirección asistida eléctrica de TRW; cuando se detecta una salida de carril no intencionada (la señal de giro no está activada para indicar el deseo del conductor de cambiar de carril), el sistema de dirección asistida eléctrica introducirá un par suave que ayudará a guiar al conductor hacia el centro del carril. Introducido en el Lancia Delta en 2008, este sistema ganó el premio a la Mejor Innovación Automotriz del Año de la Asociación Técnica de Automoción Italiana en 2008. Peugeot introdujo el mismo sistema que Citroën en su nuevo 308 .
Los sistemas de alerta de cambio de carril combinan la prevención con los informes de riesgos en la industria del transporte. Viewnyx aplica tecnología basada en video para ayudar a las flotas a reducir sus costos de responsabilidad de manejo. Al proporcionar a los gerentes de seguridad informes y herramientas de evaluación de riesgos para conductores y flotas, facilita el entrenamiento y la capacitación proactivos para eliminar los comportamientos de alto riesgo. Las flotas norteamericanas utilizan Lookout Solution, y hay investigaciones sobre la implementación de un sistema de advertencia de cambio de carril a través de un teléfono móvil. [28]
2017
Un Instituto de Seguros para la Seguridad en las Carreteras expresó su preocupación de que los conductores puedan estar menos atentos cuando confían en los sistemas de seguridad automatizados o se distraigan con las pantallas del tablero que monitorean el rendimiento de los sistemas.
Dos estudios separados encontraron que los sistemas de mantenimiento de carril y los sistemas de monitoreo de puntos ciegos tenían tasas de choques más bajas que los mismos vehículos sin los sistemas. Datos de choques policiales de 25 estados entre 2009 y 2015 para modelos de vehículos donde los sistemas se vendieron como tasas reducidas opcionales de choques de un solo vehículo, de lado y de frente en un 11 por ciento, y de lesiones en tales choques en un 21 por ciento. El tamaño de la muestra no fue lo suficientemente grande para controlar las variables demográficas y de otro tipo. [29]
Mantenimiento de carril y próximas tecnologías
La asistencia para mantenerse en el carril es una característica que, además del sistema de advertencia de cambio de carril, toma medidas automáticamente para garantizar que el vehículo permanezca en su carril. Algunos vehículos combinan el control de crucero adaptativo con sistemas de mantenimiento de carril para brindar seguridad adicional.
Si bien la combinación de estas características crea un vehículo semiautónomo [ non sequitur ] , la mayoría requiere que el conductor mantenga el control del vehículo mientras está en uso. Esto se debe a las limitaciones asociadas con la función de mantenimiento de carril. [30]
El sistema de asistencia para mantenerse en el carril se está logrando en los sistemas de vehículos modernos utilizando técnicas de procesamiento de imágenes llamadas transformación de hough y técnicas de detección de bordes astutos . Estas técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes derivan los datos de los carriles de las cámaras que miran hacia adelante colocadas en la parte delantera del vehículo. Muchos fabricantes de equipos originales de vehículos utilizan el procesamiento de imágenes en tiempo real mediante potentes ordenadores como el Drive PX1 de Nvidia para conseguir vehículos totalmente autónomos en los que el algoritmo de detección de carriles juega un papel clave. También se están desarrollando algoritmos avanzados de detección de carriles utilizando técnicas de aprendizaje profundo y redes neuronales . [31] Nvidia ha logrado una alta precisión en el desarrollo de funciones de conducción autónoma, incluido el mantenimiento de carril mediante el mecanismo de entrenamiento basado en la red neuronal en el que usan una cámara frontal en un automóvil y la ejecutan a través de una ruta y luego usan la entrada de dirección y las imágenes de la cámara. del camino alimentado a la red neuronal y hacer que "aprenda". Entonces, la red neuronal podrá cambiar el ángulo de dirección en función del cambio de carril en la carretera y mantener el automóvil en el medio del carril. [32]
Un mecanismo de asistencia para mantenerse en el carril puede hacer que un vehículo vuelva al carril de manera reactiva si comienza a salir o mantener el vehículo de manera proactiva en el centro del carril. Las compañías de vehículos a menudo usan el término "asistencia de mantenimiento de carril" para referirse tanto a la asistencia de mantenimiento de carril reactivo (LKA) como a la asistencia de centrado de carril proactivo (LCA), pero los términos están comenzando a diferenciarse.
Tesla utiliza el sistema de asistencia de carril más avanzado (una especie de LKA) combinado con su sistema de control de crucero adaptativo comercializado en conjunto como " piloto automático ". [33]
En 2020, UNECE lanzó una regulación del sistema de mantenimiento de carril automatizado que incluye características como el mantenimiento de carril y la velocidad de adaptación para carreteras específicas de hasta 60 km / h.
Tesla incluye funciones como asistencia para mantenerse en el carril y también cambio automático de carril sin intervención del conductor. También se utiliza una tecnología similar a la asistencia de carril para realizar la función de estacionamiento automático.
Vehículos
Requiere el control del conductor mientras el vehículo está en uso, pero ajusta la dirección si el vehículo detecta que se está saliendo del carril ((LKA) se refiere a la "asistencia de mantenimiento (ing) de carril" reactiva y (LCA) se refiere al centrado de carril proactivo):
Año | Fabricar | Modelo | Estilo [34] |
---|---|---|---|
2013 | Vado | Explorador [35] | |
Fusión [36] | |||
Lincoln | MKS [37] | ||
MKZ [38] | |||
Toyota | Prius [39] | ||
2014 | Acura | RLX [40] | |
MDX [41] | |||
Vado | Explorador [42] | ||
Fusión [43] | |||
Tauro [44] | |||
Infiniti | Q50 [45] | ACV | |
Lincoln | MKS [46] | ||
MKT [47] | |||
MKZ [48] | |||
Mercedes | Clase E [49] | ||
Clase S | |||
Toyota | Prius [50] | ||
2015 | Acura | TLX [51] | ACV |
MDX [52] | ACV | ||
Audi | A3 [53] | ACV | |
A6 [54] | ACV | ||
TT [55] | ACV | ||
Cadillac | ATS [56] | ||
Chrysler | 200 [57] | ||
300 [58] | |||
Esquivar | Cargador [59] | ||
Vado | Borde [60] | LKA | |
Explorador [61] | LKA | ||
Galaxy III [62] | |||
F-150 [63] | LKA | ||
Fusión [64] | LKA | ||
Tauro [65] | LKA | ||
Honda | CR-V [66] | ACV | |
Hyundai | Génesis [67] | ACV | |
i40 [68] | ACV | ||
Lincoln | MKC [69] | LKA | |
MKS [70] | LKA | ||
MKT [71] | LKA | ||
MKZ [72] | LKA | ||
Mazda | Mazda6 [73] | LKA | |
Mazda CX-5 [74] | LKA | ||
Mercedes | Sprinter [75] | ||
Škoda | Octavia III [76] | LKA | |
Toyota | Prius [77] | ||
Volvo | XC90 II | LKA |
La lista muestra hasta el año modelo 2015. Esta característica se ha generalizado desde entonces, como se ve a continuación.
Permite la conducción sin ayuda en condiciones limitadas
Año | Fabricar | Modelo | Características |
---|---|---|---|
2014 | Tesla | Modelo S | Parte del sistema de piloto automático lanzado en 2015, agregado retroactivamente mediante actualización de software a vehículos 2014 con capacidad de hardware. Esto combina el cambio automático de carril (después de aplicar la señal), el control de crucero adaptativo y el reconocimiento de señales para regular la velocidad y la ubicación. [78] |
Infiniti | Q50 | Dirección autónoma fly-by-wire (Direct Adaptive Steering) disponible, mantenimiento de carril (Lane Assist), control de crucero adaptativo (control de crucero inteligente) y sistema de advertencia de colisión frontal predictiva [ cita requerida ] | |
2015 | Mercedes | Clase C , Clase E , Clase S | Dirección autónoma, mantenimiento de carril, control de crucero adaptativo, estacionamiento y prevención de accidentes. Asistente de tráfico semiautónomo para velocidades de hasta 37 millas por hora (60 km / h). [79] |
Tesla | Modelo S , Modelo X | Este es el sistema de piloto automático Tesla con tecnología Mobileye EyeQ. Este sistema combina el cambio automático de carril (después de aplicar la señal), el control de crucero adaptativo y el reconocimiento de señales para regular la velocidad y la ubicación. [78] | |
Volkswagen | Passat | Parte del paquete de asistencia al conductor plus en el nuevo VW Passat B8. Contiene un asistente de atasco que está activo hasta 37 millas por hora (60 km / h). Este sistema dirige, frena y acelera. Otra parte es la asistencia de emergencia que toma el control total del vehículo cuando el conductor ya no reacciona. El vehículo se detiene por completo de forma autónoma sin la intervención del conductor. No se ofrece en el mercado norteamericano Passat. | |
Volvo | XC90 II | Parte del sistema Pilot Assist . El sistema está activo hasta 31 millas por hora (50 km / h) y dirige, frena y acelera el automóvil por sí solo. [80] Se basa en el control de crucero adaptativo que detecta un automóvil en la parte delantera y en la presencia de marcas claras en el carril. | |
2016 | Audi | Audi A4 | El asistente de tráfico semiautónomo comercializado como "Traffic Jam Assist" se ofrece como una opción. |
Tesla | Modelo S , Modelo X | Este es el sistema de piloto automático Mobileye EyeQ3 lanzado en 2015. Este sistema combina el cambio automático de carril (después de que se aplica la señal), el control de crucero adaptativo y el reconocimiento de señales para regular la velocidad y la ubicación. [78] | |
Volvo | S90 II , [81] V90 II , XC90 II | Parte del sistema Pilot Assist II [82] . El sistema está activo hasta 81 millas por hora (130 km / h) [83] y dirige, frena y acelera el automóvil por sí solo sin necesidad de un automóvil que lo siga. [84] Se requiere que el conductor confirme su presencia a intervalos regulares para que el sistema permanezca activo. | |
2017 | Tesla | Modelo S , Modelo X , Modelo 3 | 2017 es el primer año del lanzamiento del sistema Autopilot 2 de segunda generación que utiliza el hardware Nvidia Drive PX2 . Esto combina el cambio de carril automático (después de que se aplica la señal), el control de crucero adaptativo y el reconocimiento de señales para regular la velocidad y la ubicación y también hace uso de 8 cámaras, un radar y varios sensores ultrasónicos. [78] |
Volvo | XC60 II | Parte del sistema Pilot Assist II . | |
2018 | Volvo | XC40 , S60 III y V60 II | Parte del sistema Pilot Assist II . |
Limitaciones
Los sistemas de advertencia de cambio de carril y los sistemas de mantenimiento de carril se basan en marcas de carril visibles. Por lo general, no pueden descifrar las marcas de carril descoloridas, faltantes o incorrectas. Las marcas cubiertas de nieve o las marcas de carriles viejas que quedan visibles pueden obstaculizar la capacidad del sistema. [30]
El reglamento 130 de la CEPE no exige que los vehículos pesados LDWS trabajen a menos de 60 km / ho en una curva con un radio inferior a 250 metros. [85]
Los sistemas de advertencia de cambio de carril también enfrentan muchas limitaciones legales con respecto a la conducción autónoma. Como se indicó anteriormente, este sistema requiere una intervención constante del conductor. Los vehículos con esta tecnología se limitan a ayudar al conductor, no a conducir el vehículo. La mayor limitación de los sistemas de advertencia de cambio de carril es que no tiene el control total del vehículo. El sistema no tiene en cuenta otros vehículos en la carretera y no puede "reemplazar los buenos hábitos de conducción". [86]
Peligro potencial
Los evaluadores de la Asociación Estadounidense de Automóviles encontraron que los sistemas avanzados de asistencia al conductor eran inconsistentes y peligrosos. Los sistemas funcionaron "principalmente como se esperaba", pero al acercarse a un vehículo averiado simulado, se produjo una colisión el 66 por ciento de las veces y la velocidad media del impacto fue de 40 km / h (25 mph). [87]
Ver también
- Coche autónomo
- Control de crucero adaptativo
- Monitor de punto ciego
- Coche inteligente
- Centrado de carril
Referencias
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enlaces externos
- Consumer Reports tiene una lista extensa de vehículos actuales con diferentes sistemas de seguridad, como asistencia de mantenimiento de carril