Modulo telecamera automobilistica: il futuro dei veicoli a guida autonoma è qui

Tesla, il produttore americano di veicoli elettrici che mirava a portare sul mercato le auto a guida autonoma più avanzate, ha annunciato a maggio 2021 che sostituirà i sensori radar del suo sistema di guida semi-autonomo, Autopilot, con la telecamera- unica versione, Tesla Vision. Sebbene abbondi lo scetticismo sul potenziale di un sistema di guida basato solo sulla visione per le auto a guida autonoma, Tesla ha una forte fiducia in Tesla Vision.

Tesla nel maggio 2021 ha iniziato a fornire la Model Y e la Model 3 con sistema di assistenza alla guida basato interamente su otto telecamere montate intorno all'auto e senza radar. Le telecamere inviano immagini a reti di computer che riconoscono e analizzano gli oggetti. Sebbene gli esperti abbiano sottolineato che i sistemi di sola visione affrontano sfide nell'oscurità, nell'abbagliamento del sole e in condizioni meteorologiche avverse, Tesla sostiene il sistema di sola visione perché afferma che il sistema di sola fotocamera sarà più sicuro del radar a causa della minore rumorosità o dei segnali confusi. La "frenata fantasma" è stato uno dei problemi persistenti che Tesla ha dovuto affrontare con il radar.

Altre società di veicoli a guida autonoma come Waymo di Alphabet Inc utilizzano tre diversi tipi di sensori: telecamere, radar e lidar. Tutti questi diversi tipi di sensori sono combinati per rendere un'auto a guida autonoma perfettamente funzionante su strada. Sebbene il sistema incentrato sulla fotocamera di Tesla sia molto più difficile da progettare, è anche molto più economico dell'approccio lidar basato su laser di Waymo, consentendo al produttore di auto elettriche di aumentare e migliorare ulteriormente la sua tecnologia. Questo sforzo di Tesla è giustificato dall'azienda come uno sforzo per rendere il sistema di visione indipendente da qualsiasi altra tecnologia un sistema autosufficiente in sé.

Secondo Reports and Data, si prevede che il mercato dei moduli per telecamere per autoveicoli registrerà un CAGR a due cifre nei prossimi anni a causa di fattori come l'aumento della produzione di veicoli, la domanda dei consumatori di veicoli più sicuri, le norme di sicurezza del governo e l'aumento delle vendite di veicoli elettrici.

Tecnologia del modulo telecamera automobilistica e dei più grandi produttori

Le fotocamere con dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD) e semiconduttori a ossido di metallo complementare (CMOS) trasformano le immagini ottiche in impulsi elettrici. Il CCD trasferisce il pacchetto di carica di ciascun pixel in sequenza a una struttura di uscita comune per convertire la carica in tensione, con conseguente riduzione del rumore, maggiore qualità dell'immagine, in particolare in condizioni di scarsa illuminazione, maggiore gamma dinamica, migliore profondità del colore, maggiore risoluzione e sensibilità alla luce. Dalla sua accettazione, ha beneficiato di un minor consumo energetico, un'elevata integrazione, dimensioni ridotte, facilità di fabbricazione, prezzo ridotto e qualità migliorata.

Le telecamere per la vista frontale, le telecamere per la visione surround, le telecamere per la visione posteriore e le telecamere per cabina sono i quattro tipi di telecamere per autoveicoli. Bosch, Aptiv, Continental, Denso, Valeo e altri produttori di fotocamere di livello 1. Infineon, Freescale, Texas Instruments, ST, Panasonic e altri sono tra i principali produttori di moduli per telecamere per autoveicoli. Sony, Panasonic, Sharp, Konica Minolta, Omron e altre società sono i principali fornitori di ottiche.

Il miglioramento della gamma, la modularizzazione, la scalabilità e l'interconnessione sono tutte tendenze nello sviluppo di moduli per telecamere per autoveicoli, così come le telecamere laterali o surround per espandere la portata della vista posteriore e sostituire gli specchietti laterali, la telecamera ToF in cabina per il rilevamento della presenza e il riconoscimento dei gesti e tutto- rilevamento del tempo. Il rilevamento per tutte le condizioni atmosferiche richiede una soluzione per la visione notturna, nel qual caso una telecamera a infrarossi è una soluzione fondamentale per migliorare la distanza di visibilità del conducente al buio o in caso di maltempo e compensare il fatale difetto della telecamera di non essere in grado di funzionare adeguatamente in condizioni di scarsa illuminazione. A causa del costo esorbitante, tali fotocamere sono ora disponibili solo nei marchi di fascia alta. Il principale fornitore di sistemi è Autoliv. Le termocamere nel lontano infrarosso e nel vicino infrarosso sono i tipi più comuni di termocamere IR.

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Le fotocamere in cabina sono altrettanto cruciali

Le telecamere sono una componente fondamentale dei sistemi di assistenza alla guida automatizzati (ADAS) che stanno proliferando nei veicoli moderni. Questi sistemi sono progettati con l'obiettivo primario di migliorare la sicurezza stradale e sono passi sulla strada per i veicoli completamente autonomi del futuro. In cabina i moduli della telecamera sono progettati per monitorare il conducente poiché il conducente rimane l'aspetto più pericoloso di qualsiasi veicolo principalmente a causa della mancanza di attenzione e delle scarse capacità decisionali di una vasta popolazione di conducenti. Un'indagine della National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) mostra che i conducenti sono responsabili di oltre il 90% di tutti gli incidenti stradali.

Le case automobilistiche e le autorità di regolamentazione della sicurezza sono consapevoli che i sistemi ADAS possono arrivare solo fino a un certo punto e che se il conducente non presta attenzione, il rischio di un incidente rimane elevato, anche con l'ADAS in atto. Di conseguenza, le telecamere e i sistemi di visione in cabina vengono sempre più utilizzati per monitorare il conducente e gli altri occupanti.

In effetti, queste telecamere per il monitoraggio del conducente (DMC) sono così cruciali per la sicurezza stradale che Euro NCAP le ha designate come una caratteristica di sicurezza fondamentale a partire dal 2020. Il sistema ADAS può valutare una varietà di cose che contribuiranno alla sicurezza stradale mettendo a fuoco discretamente una telecamera al driver e utilizzando un software avanzato di elaborazione delle immagini.

I sistemi ADAS con DMC possono rilevare se il conducente sta guardando la strada davanti a sé o sta cercando di leggere un messaggio sul proprio smartphone. Può rilevare se il conducente è stato disabilitato a causa di una grave malattia e sistemi più avanzati possono discernere le condizioni emotive del conducente utilizzando le espressioni facciali come indizi.

Le fotocamere sostituiranno gli specchietti nei veicoli?

C'è già una proposta in lavorazione che prevede di sostituire lo specchietto retrovisore con le telecamere. Dopotutto, l'NHTSA ha imposto che i nuovi veicoli di peso inferiore a 4500 kg debbano essere dotati di telecamere per la retromarcia entro il 1 maggio 2018. Il processo di eliminazione graduale è già iniziato nel 2016.

In risposta alla sentenza della NHTSA, l'Alleanza dei produttori di automobili e Tesla Motors hanno presentato una petizione all'agenzia per consentire loro di sostituire anche gli specchietti laterali goffi con le telecamere. Gli specchietti retrovisori esterni tradizionali aumentano la resistenza aerodinamica totale di un veicolo del 2-7 percento, secondo la petizione dell'Auto Alliance. Secondo l'Alleanza, una riduzione del 10% della resistenza aerodinamica comporterebbe una riduzione del 3,2% del consumo di carburante. Tuttavia, il processo di sostituzione di tutti gli specchi con le fotocamere può essere lungo poiché gli esperti valutano i pro ei contro di tale sostituzione. Prima che i ricercatori si affrettino a sostituire gli specchi con le fotocamere, devono affrontare una serie di aspetti umani. Qual è la posizione migliore in macchina per inserire le informazioni visive? Quanto deve essere luminoso lo schermo del display per evitare di distrarre i conducenti durante la guida notturna? Come utilizzare i display per fornire ai conducenti una migliore percezione dell'ambiente circostante e allo stesso tempo rappresentare una corretta percezione della profondità? Queste sono tutte domande a cui è necessario rispondere in modo soddisfacente prima che lo specchietto retrovisore laterale possa essere considerato ridondante e sostituito con telecamere.

Tuttavia, nel 2016, il Giappone e l'Europa hanno legalizzato l'uso di auto mirrorless, che sostituiscono gli specchietti retrovisori e gli specchietti laterali con sistemi di monitoraggio della telecamera. Mitsubishi ha annunciato il debutto nel 2018 di un modulo per telecamere per auto abilitato alla tecnologia di intelligenza artificiale (AI) del marchio Maisart.. queste telecamere sono in grado di rilevare vari tipi di oggetti a distanze fino a 100 metri. La National Highway Traffic Safety Administration stima che le telecamere posteriori salveranno da 58 a 69 vite all'anno che altrimenti andrebbero perse a causa di incidenti. Secondo NHTSA, gli incidenti provocano 210 morti e 15.000 feriti all'anno. I bambini di età inferiore ai cinque anni rappresentano il 31% di tutti gli infortuni, mentre gli anziani dai 70 anni in su rappresentano il 26%. Con queste cifre in mente, è sicuro prevedere che le automobili mirrorless diventeranno la norma nell'industria automobilistica in un futuro non troppo lontano.

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