تقع جميع حوادث السيارات تقريبًا بسبب خطأ بشري، وهو ما يمكن تجنبه باستخدام أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS). . يتمثل دور أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) في منع الوفيات والإصابات عن طريق تقليل عدد حوادث السيارات والتأثير الخطير لتلك الحوادث التي لا يمكن تجنبها.
تطبيقات مساعد السائق المساعد الأساسية (ADAS).
• تحذير/تصحيح مغادرة المسار
• التعرف على إشارات المرور
• الكبح التلقائي في حالات الطوارئ
• كشف النقطة العمياء
تعتبر هذه الأنظمة المنقذة للحياة هي المفتاح لنجاح تطبيقات ADAS. وهي تتضمن أحدث معايير الواجهة وتقوم بتشغيل خوارزميات متعددة تعتمد على الرؤية لدعم الوسائط المتعددة في الوقت الفعلي والمعالجة المشتركة للرؤية والأنظمة الفرعية لدمج أجهزة الاستشعار. يعد تحديث تطبيقات ADAS بمثابة الخطوات الأولى نحو تحقيق المركبات ذاتية القيادة .
ما هي تطبيقات ADAS؟
كانت التحسينات الكبيرة في سلامة السيارات في الماضي (على سبيل المثال، الزجاج المقاوم للكسر، وأحزمة الأمان ثلاثية النقاط، والوسائد الهوائية) عبارة عن تدابير أمان سلبية مصممة لتقليل الإصابة أثناء وقوع حادث. اليوم، تعمل أنظمة مساعدة السائق المتقدمة على تحسين السلامة بشكل فعال بمساعدة الرؤية المدمجة من خلال تقليل وقوع الحوادث وإصابة الركاب.
يتضمن تركيب الكاميرات في السيارة وظيفة ذكاء اصطناعي جديدة تستخدم دمج أجهزة الاستشعار لتحديد الأشياء ومعالجتها. دمج أجهزة الاستشعار، على غرار الطريقة التي يعالج بها الدماغ البشري المعلومات، يجمع كميات كبيرة من البيانات بمساعدة برامج التعرف على الصور، وأجهزة استشعار الموجات فوق الصوتية، والليدار، والرادار. يمكن لهذه التكنولوجيا أن تستجيب جسديًا بشكل أسرع من أي سائق بشري. يمكنه تحليل بث الفيديو في الوقت الفعلي، والتعرف على ما يعرضه الفيديو، وتحديد كيفية التفاعل معه.
بعض تطبيقات ADAS الأكثر شيوعًا:
نظام تثبيت السرعة التكيفي
يعد نظام التحكم التكيفي في السرعة مفيدًا بشكل خاص على الطريق السريع، حيث قد يجد السائقون صعوبة في مراقبة سرعتهم والسيارات الأخرى على مدى فترة طويلة من الزمن. يمكن لنظام التحكم المتقدم في السرعة أن يقوم تلقائيًا بتسريع السيارة وإبطائها وإيقافها في بعض الأحيان، اعتمادًا على الكائنات الأخرى الموجودة في المنطقة المجاورة.
شعاع عالٍ وإضاءة بكسل خالية من الوهج
يستخدم الضوء العالي الخالي من الوهج وضوء البكسل أجهزة استشعار للتكيف مع الظلام والمناطق المحيطة بالسيارة دون إزعاج حركة المرور القادمة. يكتشف تطبيق المصابيح الأمامية الجديد أضواء المركبات الأخرى ويعيد توجيه أضواء السيارة بعيدًا لمنع مستخدمي الطريق الآخرين من التعرض للعمى مؤقتًا.
التحكم التكيفي في الإضاءة ضمن تقنيات ADAS
يعمل نظام التحكم التكيفي في الإضاءة على تكييف المصابيح الأمامية للسيارة مع ظروف الإضاءة الخارجية. يقوم بتغيير قوة واتجاه ودوران المصابيح الأمامية حسب بيئة السيارة والظلام.
مواقف السيارات التلقائية
يساعد ركن السيارة التلقائي في إعلام السائقين بالمناطق غير المرئية حتى يعرفوا متى يديرون عجلة القيادة ويتوقفون. تتمتع المركبات المجهزة بكاميرات الرؤية الخلفية برؤية أفضل لما يحيط بها من المرايا الجانبية التقليدية. يمكن لبعض الأنظمة إكمال ركن السيارة تلقائيًا دون مساعدة السائق من خلال الجمع بين مدخلات أجهزة الاستشعار المتعددة.
خدمة صف السيارات المستقلة
تعد خدمة صف السيارات المستقلة تقنية جديدة تعمل من خلال ربط مستشعرات السيارة واتصالات شبكة 5G والخدمات السحابية التي تدير المركبات ذاتية القيادة في مناطق وقوف السيارات. تزود المستشعرات السيارة بمعلومات حول مكانها، والمكان الذي يجب أن تذهب إليه، وكيفية الوصول إلى هناك بأمان. يتم تقييم كل هذه المعلومات بشكل منهجي واستخدامها لتسريع القيادة والفرملة والتوجيه حتى يتم ركن السيارة بأمان.
نظام ملاحة
توفر أنظمة الملاحة في السيارة تعليمات تظهر على الشاشة ومطالبات صوتية لمساعدة السائقين على اتباع الطريق مع التركيز على الطريق. يمكن لبعض أنظمة الملاحة عرض بيانات حركة المرور الدقيقة، وإذا لزم الأمر، تخطيط مسار جديد لتجنب الاختناقات المرورية. قد توفر الأنظمة المتقدمة أيضًا شاشات عرض رأسية لتقليل تشتيت انتباه السائق.
كيف يعمل نظام مساعدة السائق المتقدم؟
السيارات هي أساس الجيل القادم من الأجهزة المتصلة بالهواتف المحمولة، خاصة مع التقدم السريع الذي يتم إحرازه في المركبات ذاتية القيادة. يتم تقسيم حلول التطبيقات المستقلة إلى شرائح مختلفة، تسمى الأنظمة الموجودة على الشريحة (SoCs) . تقوم هذه الرقائق بتوصيل أجهزة الاستشعار بالمحركات من خلال واجهات ووحدات تحكم إلكترونية عالية الأداء (ECUs) .
تستخدم السيارات ذاتية القيادة مجموعة متنوعة من هذه التطبيقات والتقنيات للحصول على رؤية بزاوية 360 درجة، سواء القريبة (في المنطقة المجاورة مباشرة للمركبة) أو البعيدة. وهذا يعني أن تصميمات الأجهزة تستخدم عقد معالجة أكثر تقدمًا لتحقيق أهداف أداء أعلى من أي وقت مضى .
الرؤية الليلية
تتيح أنظمة الرؤية الليلية للسائقين رؤية الأشياء التي قد يكون من الصعب أو المستحيل رؤيتها في الليل. هناك فئتان من تطبيقات الرؤية الليلية: أنظمة الرؤية الليلية النشطة والتي تعرض ضوء الأشعة تحت الحمراء، وتعتمد الأنظمة السلبية على الطاقة الحرارية التي تأتي من السيارات والحيوانات والأشياء الأخرى.
مراقبة المنطقة غير المرئية
تستخدم أنظمة الكشف عن المناطق غير المرئية أجهزة استشعار لتزويد السائقين بالمعلومات المهمة التي يصعب أو يستحيل الحصول عليها. تصدر بعض الأنظمة إنذارًا عندما تكتشف جسمًا ما في المنطقة غير المرئية للسائق، كما هو الحال عندما يحاول السائق الانتقال إلى حارة مزدحمة.
الكبح التلقائي في حالات الطوارئ
تستخدم مكابح الطوارئ التلقائية أجهزة استشعار لاكتشاف ما إذا كان السائق بصدد الاصطدام بمركبة أخرى أو بأشياء أخرى على الطريق. يمكن لهذا التطبيق قياس مسافة حركة المرور القريبة وتنبيه السائق بأي خطر. يمكن لبعض أنظمة مكابح الطوارئ اتخاذ تدابير السلامة الوقائية مثل شد أحزمة الأمان وتقليل السرعة وتشغيل التوجيه التكيفي لتجنب الاصطدام.
استقرار الرياح المتقاطعة
تدعم ميزة ADAS الجديدة نسبيًا السيارة في مواجهة الرياح المتقاطعة القوية. يمكن لأجهزة الاستشعار في هذا النظام اكتشاف الضغط القوي الذي يحدث على السيارة أثناء القيادة وتطبيق المكابح على العجلات المتأثرة باضطراب الرياح المتقاطعة.
كشف نعاس السائق
تقنية كشف نعاس السائق تحذر السائقين من النعاس أو الانحرافات الأخرى على الطريق. هناك عدة طرق لتحديد ما إذا كان انتباه السائق يتناقص أم لا. في إحدى الحالات، يمكن لأجهزة الاستشعار تحليل حركة رأس السائق ومعدل ضربات القلب لتحديد ما إذا كانت تشير إلى النعاس. تصدر أنظمة أخرى تنبيهات للسائق تشبه الإشارات التحذيرية لاكتشاف المسار.
نظام مراقبة السائق
يعد نظام مراقبة السائق طريقة أخرى لقياس انتباه السائق. يمكن لأجهزة استشعار الكاميرا تحليل ما إذا كانت عيون السائق على الطريق أم منحرفة. يمكن لأنظمة مراقبة السائق تنبيه السائقين بالضوضاء أو الاهتزازات في عجلة القيادة أو الأضواء الساطعة. في بعض الحالات، ستتخذ السيارة الإجراء الصارم المتمثل في إيقاف السيارة تمامًا.
توفر ميزة 5G ADAS الجديدة هذه الاتصال بين السيارة والمركبات الأخرى أو المشاة مع موثوقية متزايدة وزمن وصول أقل، يشار إليها عمومًا باسم V2X. واليوم، تتصل ملايين المركبات بالشبكات الخلوية للملاحة في الوقت الفعلي.
سيعمل هذا التطبيق على تحسين الأساليب الحالية والشبكة الخلوية لتحسين الوعي الظرفي، أو التحكم في تعديلات السرعة أو اقتراحها لمراعاة الازدحام المروري، وتوفير تحديثات في الوقت الفعلي لخرائط نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يعد V2X ضروريًا لدعم تحديثات البرامج عبر الهواء لمجموعة واسعة الآن من الأنظمة التي تعتمد على البرامج في السيارات، بدءًا من تحديثات الخرائط إلى إصلاحات الأخطاء إلى التحديثات الأمنية والمزيد.
لماذا يعتبر ADAS مهمًا؟
وفقًا للمذكرة البحثية لحقائق السلامة المرورية الصادرة في أغسطس 2016 عن الإدارة الوطنية للسلامة المرورية على الطرق السريعة (NHTSA)، “فقدت أمريكا 35092 شخصًا في حوادث على الطرق خلال عام 2015 . وكانت هذه الزيادة البالغة 7.2% “أكبر زيادة مئوية منذ ما يقرب من 50 عامًا”. وكشف التحليل أن نحو 94% من تلك الحوادث كانت بسبب أخطاء بشرية، والباقي بسبب أعطال بيئية وميكانيكية.
إن فرصة الحد من حوادث السيارات تجعل أنظمة مساعدة السائق المتقدمة أكثر أهمية. تعد فرملة الطوارئ التلقائية، واكتشاف المشاة، والرؤية المحيطية، ومساعدة ركن السيارة، واكتشاف نعاس السائق، واكتشاف النظرة من بين العديد من تطبيقات ADAS التي تساعد السائقين في وظائف السلامة الحيوية لتقليل حوادث السيارات وإنقاذ الأرواح.
ما هو مستقبل ADAS؟
يتطلب الكم المتزايد من الأجهزة والبرمجيات الإلكترونية للسيارات تغييرات كبيرة في عملية تصميم السيارات اليوم لمعالجة تقارب الأهداف المتضاربة:
– زيادة الموثوقية
– انخفاض التكاليف
– دورات تطوير أقصر
يتحول الاتجاه من وحدات التحكم الإلكترونية الموزعة (ECUs) إلى وحدة تحكم مجال ADAS أكثر تكاملاً مع وحدات التحكم الإلكترونية المركزية. هذا يعني أننا حاليًا في ما تحدده جمعية مهندسي السيارات (SAE International) على أنه المستوى 2 (أتمتة القيادة الجزئية) ، حيث يمكن للمركبة التحكم في كل من التوجيه والتسارع/التباطؤ ولكنها لا ترقى إلى مستوى القيادة الذاتية لأن الإنسان يجلس في مقعد السائق ويمكنه التحكم للسيارة في أي وقت.
السيارات ذاتية القيادة بالكامل
إن التحول نحو السيارات ذاتية القيادة بالكامل ــ المركبات القادرة على استشعار بيئتها والعمل دون تدخل بشري ــ يتطلب زيادة في الهندسة الإلكترونية لهذه المركبات.
مع الزيادة في الهندسة الإلكترونية تأتي زيادة في حجم البيانات. للتعامل مع هذه البيانات، تتطلب وحدات التحكم بالمجال المتكاملة الجديدة أداءً حاسوبيًا أعلى، واستهلاكًا أقل للطاقة.