Nákladní auta a autobusy vybaví nanoradary a senzory, které zvýší bezpečnost. Na jejich vývoji se podíleli výzkumníci z FIT VUT

Řidiči nákladních aut mívají o bezprostředním okolí vozu špatný přehled - slepé úhly jim pokrývají nejen oblast před vozem a za ním, ale i po bočních stranách. Od července 2024 proto musí být podle nařízení Evropské komise součástí nákladních vozů a autobusů bezpečnostní senzory, které dokáží detekovat motorkáře, cyklisty či další zranitelné účastníky provozu. Zajistí to inovativní laserové senzory a nanoradary, na kterých spolupracovali odborníci z FIT VUT.

Dítě skryté za zadní části vozidla či cyklista jedoucí vedle odbočujícího kamionu - i takové nebezpečné situace pomohou řidičům odhalit nové technologie lidarových senzorů a nanoradarů. V rámci dvou projektů TAČR je vyvíjeli odborníci z FIT VUT společně s firmou Valeo, která se specializuje na výzkum, vývoj a výrobu asistenčních systémů a systémů pro autonomní jízdu.

"Z běžné kamery sice vidíme některé objekty na silnici, ale nezískáme informaci o jejich vzdálenosti či rychlosti pohybu[PC1] . To umožní nový nanoradar, který vidí i za vozidla ve výhledu. Bližší informaci o geometrickém tvaru objektu pak řidiči nabídne laserový senzor LiDAR," vysvětluje základní pointu bezpečnostních senzorů Peter Chudý z FIT VUT, který se na vývoji obou technologií podílel.

Senzory LiDAR (Light Detection and Ranging) měří vzdálenost objektů pomocí odrazu laserového paprsku. Jsou to aktivní senzory vysílající do okolí energii a měří množství, které se vrátí. Zatímco první generace laserových senzorů disponovala čtyřmi vrstvami skenovacího paprsku, ty nejnovější jich mají více než stovku. Na silnici tak dokáží rozpoznat i drobné objekty a řidiče na ně upozornit. Do svých asistenčních systémů je zařazují i nejznámější automobilky včetně Audi, Mercedesu či Hondy.


Detekce a sledování chodců v blízkém okolí nákladního vozidla. Dvojice experimentálních displejů pro 2D a 3D vizualizaci výstupů implementovaných algoritmů | Autor: Archiv společnosti Valeo

Laserový senzor ScaLa NFL je ale unikátní i v samotné konstrukci: "Existují dva způsoby, jak sestrojit senzor - soustředit paprsek do geometricky úzkého prostoru, kdy dokáže změřit vzdálené objekty. Nebo celý prostor ozářit prostor najednou, a tak zmonitorovat širší scénu," popisuje vývojář Radek Maňásek ze společnosti Valeo.

Data ze senzoru pak vytvoří tzv. point cloud- obrázek, kde každý bod reprezentuje vzdálenost od odraženého místa. O jeho interpretaci a přiřazení reprezentativního 3D objektu se pak postará speciální software na zpracování signálu. Využívá strojové učení a jeho vývoj si vzali na starost rovněž odborníci z FIT VUT.

Výhodou nového laserového skeneru je rychlá reakce na velmi blízké objekty. "U sensoru na principu scanneru, kdy se soustředí energie do malého prostoru, se v menším prostoru se často setkáváme s necitlivostí senzorů, které běžně měří až od metru a půl. Jsou tak vhodné v situacích, kdy se auto pohybuje vyšší rychlostí - například na dálnici. Náš nejnovější LiDAR však dokáže měřit vzdálenost už od 10 cm," dodává Maňásek, který na vývoji senzoru pracoval 3 roky.

LiDAR je tak schopen rozpoznat, zda za nastartovaným vozem nestojí v těsné blízkosti dítě či nějaká překážka. V případě umístění senzoru do autonomního vozu pak dokáže spustit samočinný rozjezd.

Senzorů je na autě umístěno několik, aby pokryly celé prostranství v okolí vozidla - především slepé úhly. Právě ty představují největší riziko u nákladních aut či kamionů, kdy řidič sedí velmi vysoko.

Druhým bezpečnostním prvkem, na kterém výzkumníci z FIT VUT spolupracovali, je nanoradar pro nákladní vozidla, který má oproti lidaru či kamerovým systémům několik výhod - není citlivý na počasí, a tak mu nevadí mlha, déšť či tma. Kromě vyšší odolnosti navíc dokáže okamžitě změřit i rychlost účastníka provozu. "Umí fungovat i v dynamickém prostředí a hustém provozu. LiDAR či kamera funguje víceméně jako náš zrak a vidí pouze překážku, kdežto nanoradar vyšle elektromagnetickou vlnu, která se dostane pod auto či okolo něj a získá data i o zastíněném objektu," vyvětluje Michal Mandlík, který má ve Valeu na starosti vývoj radarových technologií.


Instalace nanoradaru (vlevo) a jednoho z lidarů (vpravo) v přední části nákladního vozidla | Autor: Archiv společnosti Valeo

Nanoradar tak skvěle doplňuje data sesbíraná z ostatních senzorů - LiDARů a předních kamer. "Radar v signálovém řetězci nahlíží na účastníky provozu seshora a ve 2D náhledu. Náklaďák identifikuje jako jeden obdelník s ochrannou zónou a vedle jedoucího cyklistu jako další. V případě, že se jejich trasy začnou křížit, řidič okamžitě dostane signál. LiDAR oproti tomu poskytuje 3D informace a je tak schopen identifikovat, zda je před autem odpadkový koš, člověk či malá překážka," dodává Mandlík.

Řidič tak může díky sofistikovanému systému získávat informace z několika různých senzorů. Zatímco lidarová technologie je skvělá pro rozjíždění vozu, nanoradary umožní perfektní monitoring bočních stran vozidla. "Pokročilé skládání informací z LiDARů, radarů a senzorů vidění pro zvýšení situačního povědomí řidiče o okolí vozidla vytvořili odborníci z FIT VUT. Senzorická fúze, výstupem které jsou potvrzené trajektorie sledovaných objektů, je jedním z příkladů transferu moderních aerokosmických technologií do automotive," dodává Peter Chudý.

Technologie vznikaly odděleně v rámci dvou projektů TAČR [PC2] a je možné je na vůz aplikovat společně i odděleně. "Automobilový průmysl samozřejmě řeší náklady a kromě technických aspektů bude rozhodovat i cena výsledného vozu, proto je věnována velká pozornost na cenu výsledného senzoru. Obecně se dá říct, že cena laserového senzoru je násobně větší v porovnání s radarovým senzorem," podotýká.

"Jde o dvě naprosto odlišné technologie, které se však spojují do jedné uživatelské funkce a řidiči poskytují skvělý přehled o dění okolo automobilu," dodává. Bude pak na samotném automobilovém výrobci, jakou kombinací senzorů se automobil rozhodne opatřit - a to i v závislosti na to, zda půjde o vůz s vysokou mírou automatizace či zcela autonomní vozidlo.

(mar)

Projekt FW03010614 Nanoradar pro autonomní jízdu nákladních vozů a jeho industrializace 4.0 byl financován se státní podporou Technologické agentury ČR a Ministerstva průmyslu a obchodu ČR v rámci Programu TREND.

Projekt CK02000106 Laserový senzor pro autonomní jízdu nákladních vozů byl financován se státní podporou Technologické agentury ČR a Ministerstva dopravy ČR v rámci Programu DOPRAVA 2020+.